uPAR / LDLR Protein Interaktion

Angiogenese, die Neubildung von Blutgefäßen aus einem bestehenden Gefäßsystem, stellt einen streng kontrollierten Prozess dar und beruht auf einem ausgewogenen Gleichgewicht an angiogenen und angiostatischen Faktoren (Wachstumsfaktoren, Proteasen, Adhäsionsmoleküle, usw.). Angiogenese stellt einen wichtigen Pathomechanismus verschiedener pathologischer Prozessen dar. Dabei spielt das Urokinase Plasminogen Aktivator (uPA)-System eine entscheidende Rolle. Es setzt proteolytische Prozesse in Gang, welche es den Endothelzellen ermöglicht die extrazelluläre Matrix abzubauen und in das umliegende Gewebe einzudringen. Neben seiner proteolytischen Aktivität spielt das uPA System durch das Zusammenspiel mit Integrinen und G-gekoppelten Proteinen in der Zelladhäsion und der intrazellulären Signalvermittlung eine entscheidende Rolle. Durch Internalisierung und gerichtete Umverteilung von uPAR kommt es zu einer Fokussierung der für die Matrixdegradation notwendigen proteolytischen Aktivität. Durch diesen Mechanismus werden auch Integrine an das führende Ende von migrierenden Endothelzellen umverteilt. Dies stellt die Voraussetzung für eine effizienten Endothelzellmigration und Proliferation dar. Für die Internalisierung dieser Proteine ist die Interaktion mit Mitgliedern der Lipoprotein Receptor-related Protein (LRP) Familie notwendig. Vor kurzem konnte gezeigt werden, dass eine direkte Interaktion zwischen uPA-Rezeptor (uPAR) und LRP für die Internalisierung sowohl von uPAR als auch der uPAR-abhängigen Integrin Internalisierung ausreichend ist. Ein genaues Bindungsmotif zwischen diesen beiden Proteinen konnte aber bis dato nicht charakterisiert werden. Mit Hilfe einer Proteinstruktur- Vorhersage und der vor kurzem aufgeklärten Kristallstruktur von uPAR konnte eine oberflächenexponierte Struktur vorausgesagt werden, die möglicherweise für diese Interaktion verantwortlich ist. In Vorversuchen mit VEGF- stimulierten Endothelzellen konnte gezeigt werden, dass durch Zugabe eines synthetischen Peptids, welches diese Bindungssequenz enthält, sowohl die Internalisierung von uPAR als auch die uPAR-abhängige Integrin Internalisierung vollständig gehemmt wird. Eine weitgehende Untersuchung des LRP-Bindungsmotifs in uPAR sollte Aufschlüsse über die Rolle von uPAR in der Regulation der uPAR-abhängigen Internalisierung und Umverteilung von Integrin Adhesions-Rezeptoren und die Konsequenzen auf die intrazelluläre Signalvermittlung geben. Da die Bindung von uPA an uPAR und die Umverteilung des Rezeptors an vielen invasiven biologischen Prozessen wie der Angiogenese und der Metastasierung von Tumoren beteiligt ist, stellt die Charakterisierung des LRP-Bindungsmotifs in uPAR eine vielversprechende therapeutische Zielstruktur zur Entwicklung möglicher neuer Therapien dar.

Angiogenese, die Neubildung von Blutgefäßen aus einem bestehenden Gefäßsystem, stellt einen streng kontrollierten Prozess dar und beruht auf einem ausgewogenen Gleichgewicht an angiogenen und angiostatischen Faktoren (Wachstumsfaktoren, Proteasen, Adhäsionsmoleküle, usw.). Angiogenese stellt einen wichtigen Pathomechanismus verschiedener pathologischer Prozessen dar. Dabei spielt das Urokinase Plasminogen Aktivator (uPA)-System eine entscheidende Rolle. Es setzt proteolytische Prozesse in Gang, welche es den Endothelzellen ermöglicht die extrazelluläre Matrix abzubauen und in das umliegende Gewebe einzudringen. Neben seiner proteolytischen Aktivität spielt das uPA System durch das Zusammenspiel mit Integrinen und G-gekoppelten Proteinen in der Zelladhäsion und der intrazellulären Signalvermittlung eine entscheidende Rolle. Durch Internalisierung und gerichtete Umverteilung von uPAR kommt es zu einer Fokussierung der für die Matrixdegradation notwendigen proteolytischen Aktivität. Durch diesen Mechanismus werden auch Integrine an das führende Ende von migrierenden Endothelzellen umverteilt. Dies stellt die Voraussetzung für eine effizienten Endothelzellmigration und Proliferation dar. Für die Internalisierung dieser Proteine ist die Interaktion mit Mitgliedern der Lipoprotein Receptor-related Protein (LRP) Familie notwendig. Vor kurzem konnte gezeigt werden, dass eine direkte Interaktion zwischen uPA-Rezeptor (uPAR)und LRP für die Internalisierung sowohl von uPAR als auch der uPAR-abhängigen Integrin Internalisierung ausreichend ist. Ein genaues Bindungsmotif zwischen diesen beiden Proteinen konnte aber bis dato nicht charakterisiert werden. Mit Hilfe einer Proteinstruktur-Vorhersage und der vor kurzem aufgeklärten Kristallstruktur von uPAR konnte eine oberflächenexponierte Struktur vorausgesagt werden, die möglicherweise für diese Interaktion verantwortlich ist. In Vorversuchen mit VEGF-stimulierten Endothelzellen konnte gezeigt werden, dass durch Zugabe eines synthetischen Peptids, welches diese Bindungssequenz enthält, sowohl die Internalisierung von uPAR als auch die uPAR-abhängige Integrin Internalisierung vollständig gehemmt wird. Eine weitgehende Untersuchung des LRP-Bindungsmotifs in uPAR hat nun Aufschlüsse über die Rolle von uPAR in der Regulation der uPAR-abhängigen Internalisierung und Umverteilung von Integrin Adhesions-Rezeptoren und die Konsequenzen auf die intrazelluläre Signalvermittlung gegeben.Da die Bindung von uPA an uPAR und die Umverteilung des Rezeptors an vielen invasiven biologischen Prozessen wie der Angiogenese und der Metastasierung von Tumoren beteiligt ist, stellt die in diesem Projekt durchgeführte Charakterisierung des LRP-Bindungsmotifs in uPAR eine vielversprechende therapeutische Zielstruktur zur Entwicklung möglicher neuer Therapien dar.