Charakterisierung der Interaktion von Lactoferrin mit Polysialinsäure im Zusammenspiel mit neutrophilen extrazellulären Fallen

Abstract

Diese Arbeit handelt von den multifunktionalen und immunmodulatorischen Biomolekülen Lactoferrin und dem Polysialinsäuren (PolySia), die beide Einfluss auf die Bildung und Aktivität von neutrophilen extrazellulären Fallen (engl. Abk. NET) haben. In vorangegangenen Arbeiten konnte gezeigt werden, dass nach Affinitätspräzipitation gegen PolySia auch Lactoferrin aus Körperflüssigkeiten wie Seminalplasma, Blut und Milch isoliert wird, obwohl Lactoferrin selbst keine PolySia-Ketten trägt. Dies ließ vermuten, dass eine Interaktion zwischen der linearen Zuckerkette PolySia und Lactoferrin stattfindet. Aus diesem Grund standen sowohl die Charakterisierung einer möglichen Interaktion zwischen Lactoferrin und PolySia sowie der Einfluss solch einer Interaktion auf deren biologische Aktivität im Fokus. Die Analysen zeigten, dass PolySia in Abhängigkeit der Kettenlänge über die N-terminale Region von Lactoferrin gebunden wird. Innerhalb der N-terminalen Region von Lactoferrin ist eine kleine basische Domäne namens Lactoferricin lokalisiert, die proteolytisch freigesetzt werden kann und antimikrobielle Eigenschaften besitzt. Unsere Analysen zeigten, dass freies Lactoferricin ebenfalls mit PolySia in Abhängigkeit der Kettenlänge interagiert und so wurde die Wirkung des antimikrobiellen Peptides Lactoferricin auf E. coli untersucht, während es gleichzeitig in Interaktion mit PolySia treten konnte. Es stellte sich heraus, dass PolySia egal mit welchem Polymerisationsgrad, keinen negativen Einfluss auf die antimikrobielle Wirkung von Lactoferricin hatte. Dadurch könnte sich diese Interaktion als ein interessantes, therapeutisches, antimikrobielles Pärchen darstellen. Darüber hinaus wurde der Einfluss von PolySia auf biologische Funktionen von Lactoferrin analysiert, wobei zwei Wirkungsweisen eines Zusammenspiels der beiden Biomoleküle aufgezeigt wurden. Einerseits verstärkt die Zugabe von PolySia die Fähigkeit von Lactoferrin, die Freisetzung von NET bei neutrophilen Granulozyten zu hindern. Dabei bildet es eine Art Schild um die Membranen der neutrophilen Granulozyten und hindert somit die Ruptur dieser und somit die Ausschüttung der NET-Fasern. Andererseits ist PolySia vermutlich in der Lage, den Austausch von Lactoferrin in bereits freigesetzte und mit Lactoferrin beladenen NET-Fasern durch externes Lactoferrin zu modulieren. Da die Ausschüttung von NET nicht nur positive Effekte wie die Bekämpfung von Pathogenen hat, sondern auch im Zusammenhang mit vielen Krankheiten steht, ist es von besonderer Bedeutung, die Regulations- und Modulationsmechanismen von NET aufzuschlüsseln. Diese könnten dann für zukünftige Therapieentwicklungen zur Verfügung stehen. Mit der Interaktion der natürlichen Biomoleküle PolySia und Lactoferrin bzw. Lactoferricin haben wir wahrscheinlich ein solches Paar gefunden.