Interaktion der Metalloprotease Meprin β mit dem Zelloberflächenprotein CD99 und den CD99-Varianten D92H und D92Y

Die Metalloprotease Meprin β spaltet extrazelluläre Proteine mit hoher Spezifität. Die sog. limitierte Proteolyse stellt eine irreversible posttranslationale Modifikation ihrer Substrate dar. In einem Screeningverfahren wurden in vitro ca. 150 potenzielle Proteinsubstrate identifiziert, darunter CD99. Das Typ-I-Transmembranprotein CD99 ist zum einen als Leukozyten-Oberflächenantigen ein Schlüsselprotein der transendothelialen Migration (TEM) von Leukozyten und ist so an der Regulation der Entzündungsantwort des Immunsystems beteiligt. Zum anderen besteht eine As- soziation zwischen einer dysregulierten CD99-Expression und dem Auftreten von bestimmten malignen Neoplasien. Ziel dieser Arbeit war es, (1.) die proteolytische Interaktion von Meprin β und CD99 mit protein- biochemischer Methodik zu validieren und näher zu charakterisieren und (2.) einen möglichen Einfluss dieser Interaktion auf entzündliche und neoplastische Prozesse zu untersuchen. Es konnte in vitro und in cellula gezeigt werden, dass die CD99-Ektodomäne von löslichem und membranständigem Meprin β an spezifischen Stellen gespalten bzw. gesheddet werden kann. Das entstehende membrangebundene C-terminale Fragment wird von der γ-Sekretase, einer In- tramembranprotease, weiter prozessiert. CD99 unterliegt damit der sog. regulated intramembrane proteolysis, ausgelöst durch die extrazelluläre limitierte Proteolyse. Alle Spaltstellen befinden sich jeweils in Aminosäureabschnitten, die über mehrere Vertebratenspezies hochgradig konserviert sind. Auch im Mausmodell scheint CD99 durch Meprin β prozessiert zu werden. Es bleibt zu klären, von welchen Zelltypen die Proteolyse ausgeht und in welchem pathophysiologischen Kontext sie stattfindet. In einem murinen Entzündungsmodell hatte die Reduktion von Meprin-β-Aktivität keinen Einfluss auf die CD99-Oberflächenexpression von Leukozyten. Unabhängig davon zeigten Mep1b-/-- Mäuse jedoch eine verminderte Einwanderung von Leukozyten an den Entzündungsort, was für eine proinflammatorische Rolle von Meprin β in vivo spricht. Es konnte weiterhin gezeigt werden, dass die proteolytische Aktivität von Meprin β zur Phos- phorylierung der Tyrosinkinase Src führt, jedoch ebenfalls unabhängig von der CD99-Spaltung. Da eine erhöhte Src-Aktivität mit vielen Tumorentitäten assoziiert ist, kann dieser Mechanismus der Src-Aktivierung durch Meprin β eine Grundlage zur Erforschung einiger Meprin-β-assoziierter Tumoren sein. Bei den Tumor-assoziierten CD99-Varianten p.D92H und p.D92Y führen nicht-synonyme Punkt- mutationen zum Verlust des Aspartats an der Meprin-β-Spaltstelle der Ektodomäne. Die Prozessierung in cellula wurde dadurch nicht wesentlich beeinträchtigt, da redundante Aspartatreste in der konservierten Region um die Spaltstelle als Ausweichspaltstelle dienen konnten. Jedoch förderte die D92H-Variante in einem zellbasierten Assay ein erhöhtes Migrationspotenzial. Zusammengefasst ist Meprin β die erste bekannte sog. Sheddase von CD99. Die evolutionäre Konservierung der Spaltstelle impliziert die funktionelle Bedeutung der proteolytischen Interakti- on. Perspektivisch können spezifischere Expressions- und Detektionsmethoden zur Aufklärung der beteiligten Zellen und damit der (patho-)physiologischen Relevanz beitragen. Auch für die Beantwortung der Frage nach der Relevanz von Meprin β in Prozessen wie Entzündung und Tu- morentstehung liefern die vorliegenden Ergebnisse weitere Hinweise auf eine eher nachteilige Auswirkung erhöhter Meprin-β-Expression.

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