Charakterisierung bioaktiver Effekte von proteolytischen Spaltprodukten humanen Elastins und seines Precursors

Elastin ist eines der wichtigsten Proteine der extrazellulären Matrix (EZM) von Wirbeltieren. Es verleiht verschiedenen Geweben und Organen, wie z.B. Aorta, Lunge, Haut und elastischen Bändern, Elastizität und Spannkraft und ist daher von immenser Bedeutung für deren fortwährende Funktion. Forschungsergebnisse haben gezeigt, dass Elastin nicht nur ein Strukturprotein ist, das die Architektur und biomechanischen Eigenschaften der EZM beeinflusst, sondern dass seine Abbauprodukte, sogenannte Elastinpeptide, in verschiedene physiologische Prozesse, wie beispielsweise Chemotaxis, Proliferation und Proteaseaktivierung, involviert sind. Die proteolytische Zerstörung von elastischen Fasern und weitere biologische Prozesse, die durch Enzyme oder während des Elastinabbaus freigesetzte Peptide ausgelöst werden, tragen zur Entstehung und zum Fortschreiten schwerwiegender Erkrankungen wie chronisch-obstruktiver Bronchitis, Lungenemphysem oder Arteriosklerose bei. Es ist daher von großer Bedeutung, elastinschädigende Vorgänge und die Effekte bioaktiver Elastinpeptide zu verstehen. Ziel des Projektes ist es daher, den Abbau Elastins und seines Vorläuferproteins Tropoelastin durch biologisch relevante Serinproteasen, wie humane Leukozytenelastase, Proteinase 3 und Cathepsin G, zu untersuchen. Zunächst soll mit Hilfe von massenspektrometrischer Techniken überprüft werden, inwieweit die genannten Serinproteasen Elastin und Tropoelastin abzubauen vermögen und welche Spaltprodukte beim enzymatischen Abbau entstehen. Anschließend sollen potenziell bioaktive Peptide aus den Proteinhydrolysaten identifiziert werden, und Bioaktivitätsstudien sollen Aufschluss über verschiedene biologische Effekte geben. Die Bioaktivitätstudien werden Untersuchungen hinsichtlich der Stimulierung der Expression von Proteasen, der Fibroblastenproliferation und der Expression anderer EZM-Moleküle umfassen. Mit Hilfe von Molecular Modelling sollen abschließend vergleichende Untersuchungen zur räumlichen Struktur der bioaktiven Peptide unternommen werden, um Struktur-Wirkungs-Beziehungen aufklären zu können.