Identifizierung eines Rezeptors für humane Diaminoxidase

Das humane Protein Diaminoxidase (hDAO) ist wichtig für dir Inaktivierung von Histamin. Histamin ist eine kleine Substanz, die Symptome wie Übelkeit, Kopfschmerz, laufende Nase, niedrigen Blutdruck und in schwerwiegenden Fällen lebensbedrohliche und manchmal fatale Hypersensitivitätsreaktionen hervorrufen kann. Medikamente, die Histamin blockieren sind in vielen Fällen nicht effektiv genug um die Entwicklung von Symptomen zu verhindern. Humane DAO könnte als neue Behandlungsmethode für Histamin-mediierte Symptome dienen, jedoch existieren momentan noch zu viele Wissenslücken in Bezug auf DAO. Daher haben wir hDAO in tierischen Zellen produziert. Als das Protein Ratten intravenös verabreicht wurde, verschwand es innerhalb kürzester Zeit aus der Zirkulation. Die Zuckerketten an der Oberfläche von DAO sind nicht in das schnelle Verschwinden des Proteins aus dem Plasma der Tiere involviert. Erste Versuche haben gezeigt, dass hDAO von humanen Endothelzellen aufgenommen wird. Dies geschieht wahrscheinlich über die Interaktion mit einem spezifischen Oberflächenprotein, einem so genannten Rezeptor. In diesem Projekt werden wir zunächst untersuchen welche anderen Zelltypen hDAO aufnehmen können. Danach werden wir die Interaktion zwischen dem Rezeptor und dem Protein in verschiedenen Zelltypen charakterisieren. Zur Identifikation des Rezeptors werden alle humanen Gene aus Rezeptor- positiven Zellen in Rezeptor-negativen Zellen getestet. Wiederholtes Suchen nach Rezeptor-positiven Zellen sollte im Endeffekt zur Isolierung der zum Rezeptor gehörigen DNS führen. Zuletzt wird der Aufnahmemechanismus von hDAO in die Zelle und ihr anschließendes Schicksal im Inneren anhand mikroskopischer Techniken untersucht. Dies ist die erste Studie, die die zelluläre Aufnahme von hDAO erforscht. Dieser Mechanismus könnte auch auf andere Proteine zutreffen. Durch die Isolierung des Rezeptors für DAO werden wir den körpereigenen Inaktivierungsmechanismus für Histamin besser verstehen können. Das erlangte Wissen wird essentiell sein für die Entwicklung von in CHO-Zellen produzierter hDAO als ein neuer, alter Therapieansatz bei Erkrankungen mit erhöhtem Histaminspiegel. Vor mehr als 80 Jahren wurde Diaminoxidase aus Schweinenieren zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt. Für den Gebrauch am Menschen stellen im 21. Jahrhundert jedoch rekombinant hergestellte Proteine eine geeignetere Alternative dar. Der erfolgreiche Abschluss dieses Projektes wird uns diesem wichtigen Ziel näher bringen.

Das humane Protein Diaminoxidase (hDAO) ist wichtig für dir Inaktivierung von Histamin. Histamin ist eine kleine Substanz, die Symptome wie Übelkeit, Kopfschmerz, laufende Nase, niedrigen Blutdruck und in schwerwiegenden Fällen lebensbedrohliche und manchmal fatale Hypersensitivitätsreaktionen hervorrufen kann. Medikamente, die Histamin blockieren sind in vielen Fällen nicht effektiv genug um die Entwicklung von Symptomen zu verhindern. Humane DAO könnte als neue Behandlungsmethode für Histamin-mediierte Symptome dienen. Daher haben wir hDAO in tierischen Zellen produziert. Als das Protein Ratten und Mäusen intravenös verabreicht wurde, verschwand es innerhalb kürzester Zeit aus der Zirkulation, was für den Einsatz als Medikament nicht wünschenswert ist. Die Zuckerketten an der Oberfläche von DAO sind nicht in das schnelle Verschwinden aus dem Plasma der Tiere involviert, aber verschiedene Zelltypen, insbesondere Endothelzellen nehmen das Protein auf. Wir haben herausgefunden, dass DAO an Zuckerstrukturen an der Zelloberfläche, so genannte Heparansulfat Proteoglykane (HSPG) bindet. Die Veränderung der DAO-Bindungsstelle für HSPG führte zu einer signifikanten Verlängerung der Halbwertszeit im Blut der Versuchstiere. HSPG scheinen jedoch nicht die einzigen Bindungspartner für DAO zu sein. Unsere Daten deuten auf die Interaktion mit einem spezifischen Oberflächenprotein, einem so genannten Rezeptor, hin. Wir konnten Neuropilin 1 (NRP1) als potentiellen Rezeptor-Kandidaten für die Bindung und zelluläre Aufnahme identifizieren. Des Weiteren haben wir herausgefunden, dass DAO nicht wie viele andere Proteine in der Zelle abgebaut, sondern durch einen Mechanismus namens Transzytose hindurchgeschleust und wieder freigesetzt wird. Dies war die erste Studie, die die zelluläre Aufnahme von hDAO erforscht hat. Das erlangte Wissen wird essentiell sein für die Entwicklung von in tierischen Zellen produzierter hDAO als ein neuer, "alter" Therapieansatz bei Erkrankungen mit erhöhtem Histaminspiegel. Vor mehr als 80 Jahren wurde Diaminoxidase aus Schweinenieren zur Behandlung verschiedener Erkrankungen eingesetzt. Für den Gebrauch am Menschen stellen im 21. Jahrhundert jedoch rekombinant hergestellte Proteine eine geeignetere Alternative dar. Der erfolgreiche Abschluss dieses Projektes hat uns diesem wichtigen Ziel nähergebracht.