Untersuchung der spezifischen Wechselwirkungen zwischen S-Schicht-Proteinenund der Zelloberfläche von Epithelzellen (H-263/2001)

Bei vielen Bakterien und Archaea stellen kristallin geordnete Protein- oder Glykoproteinschichten die äußerste Zellgrenzfläche dar. Diese als S-Schichten bezeichneten Strukturen bestehen aus jeweils einem identen Typ von Subeinheiten, die über nicht kovalente Bindungen zueinander, bzw. an die darunter liegende Zellgrenzfläche gebunden sind. Im Falle der Bacillaceae erkennt die N-terminale Region der S-Schicht-Proteine einen bestimmten Typ von sekundärem Zellwandpolymer (SZWP) als die eigentliche Bindungsstruktur in der rigiden Zellwandschicht. Isolierte S-Schicht-Proteine rekristalliseren an festen Oberflächen, wie Gold oder Silizium, an Lipdifilmen oder an Liposomen in geschlossene Monoschichten. Die mit S-Schicht-Protein belegten Liposomen (S-Liposomen) weisen ein kristallin geordnetes Proteingitter an ihrer Oberfläche auf und stellen daher eine optimale Matrix zur Immobilisierung (chemischen Kopplung) von biologisch aktiven Makromolekülen, wie Antikörpern oder Liganden, dar. Durch ein gezieltes Screening konnten Crosslinker und Reagentien identifiziert werden, die die funktionellen Gruppen der S-Schicht-Proteine aktivieren, ohne jedoch durch die Lipiddoppelschicht diffundieren und in de Liposomen eingeschlossene Substanzen modifizieren zu können. Aufgrund der Möglichkeit an ihrer Oberfläche Adressormoleküle in dichter Anordnung immobilisieren, bzw. hydrophile und hydrophobe Wirkstoffe in die Lipidvesikel einschließen zu können, sollten S-Liposomen optimale Systeme für Drug Targeting und Drug Delivery darstellen. In letzter Zeit wurden S-Liposomen, in die Ferritin als elektronenstreuender Marker eingeschlossen war, bezüglich ihrer Aufnahme von Eukaryontenzellen untersucht. Ein besonders interessanter Befund war, dass bei Kontakt mit Epithelzellen, S-Schicht-Monoschichten teilweise von den S-Liposomen abgelöst, und von den Zellen aufgenommen wurden. Da eukaryontische Zellen an ihrer Zelloberfläche Glykane tragen, erhebt sich die Frage, ob die Bindung der S-Schicht-Monoschicht über spezifische Wechselwirkungen erfolgte oder nicht. Durch Verwendung von Wildtyp-S-Schicht-Proteinen, die an der N-terminalen Region adhärentes SZWP tragen, rekombinant ergestellten S-Schicht-Proteinen, die frei von SZWP sind, und N- oder C-terminalen Deletionskonstrukten, soll in dem vorliegenden Projekt die Existenz von spezifischen Wechselwirkungen zwischen der N-terminalen Region der S-Schicht-Proteine und dem Glykananteil der Eukaryontenzellen untersucht werden. Der Bindungstyp würde dem einer Lektinbindung entsprechen. Bereits durchgeführte Voruntersuchungen haben gezeigt, dass alle S-Schicht- Protein-Formen auf Liposomen kristallisieren, wobei in Abhängigkeit von der verwendeten Form, die Bindung der Subeinheiten entweder über die Innen- oder Außenseite erfolgt.