Formstabile Peptidepitope für die personalisierte Diagnostik der rheumatoiden Arthritis

Die molekularen Grundlagen der Autoimmunität wurden mit Hilfe von Filaggrin-abgeleiteten β-hairpin-Peptiden erforscht. Als Modellerkrankung diente die rheumatoide Arthritis (RA), in deren Krankheitsverlauf sich eine Vielzahl von Autoantikörpersubtypen ausbildet. Es wurden Antworten auf die Frage gef...

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Main Author: Schrimpf, Andreas
Contributors: Geyer, Armin (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2018
Chemie
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Die molekularen Grundlagen der Autoimmunität wurden mit Hilfe von Filaggrin-abgeleiteten β-hairpin-Peptiden erforscht. Als Modellerkrankung diente die rheumatoide Arthritis (RA), in deren Krankheitsverlauf sich eine Vielzahl von Autoantikörpersubtypen ausbildet. Es wurden Antworten auf die Frage gefunden, welche Eigenschaften Peptide besitzen müssen, um überhaupt als Epitope erkannt zu werden und somit die vorgenannten Subtypen zu binden und letztendlich zu unterscheiden. Die mittels Festphasensynthese hergestellten Peptidepitope eignen sich gleichzeitig als diagnostische Werkzeuge für die frühzeitige serologische Erkennung von RA. Ihr konformationeller Raum wurde systematisch durch korrelierte Einführung von β-hairpin-Designelementen (hydrophober Cluster, D-Aminosäuren, Disulfide, Deletionen etc.) variiert und mittels NMR-Spektroskopie in Lösung detailliert analysiert. Die daraus hervorgehenden, ungewöhnlichen Peptidstrukturen wurden in ELISA-Tests auf ihre biologische Aktivität gegenüber kommerziell erhältlichen RA-Autoantikörpern untersucht. Auf dieser Basis wurde eine Vorauswahl getroffen, um ein Set von zueinander komplementären Peptidantigenen (sowohl in Bezug auf ihre Konformation als auch auf ihre Antikörperaffinität) in weiterführenden Assays gegen Blutseren zu verwenden. Für jeden Patienten wurde so ein Barcode an gemessenen Absorptionen im ELISA erhalten, die je nach Kombination an absoluten und relativen Affinitäten der verwendeten Antigene zur (indirekten) Identifikation von Autoantikörper-Profilen führen. Diese ersten Tests liefern einen wichtigen Beitrag zu einer personalisierten Diagnostik der RA, wobei die angewendeten Methodiken auf andere Autoimmunerkrankungen und deren Epitop-Paratop-Paare übertragbar sind. Durch Deletion von Aminosäurepaaren der β-hairpin-Peptide wurden nicht nur hochaktive dimere Epitope erhalten, sondern es konnten auch Aussagen über die Periodizität dieser Sekundärstruktur gewonnen werden. Dabei wurde regioselektiv ein disulfidreiches (jede dritte Aminosäure des 12er-hairpins ist ein Cystein), antiparalleles hinge-Dimer (engl. hinge: Scharnier) mit vier Disulfidbrücken synthetisiert, das ohne den aufwendigen Einsatz von orthogonalen Schutzgruppen zuverlässig Homodimere ausbildet. Diese Peptidsequenz konnte in einem bottom up-Ansatz als Dimerisierungsdomäne in Proteine und Antikörper (letztere enthalten in ihrer natürlichen Form parallele hinge-Regionen) mittels rekombinanter Methoden eingebracht werden. Diese Arbeit liefert also entscheidende Beiträge zur Synthese und Strukturaufklärung von β-hairpin-Epitopen, zu deren systematischer Variation sowie deren Einsatz in der personalisierten Autoimmundiagnostik. Darüber hinaus wurden auf diese Weise verlässlich faltende Dimerisierungsdomänen für das de novo-Design von Proteinen erstellt.
Physical Description:380 Pages
DOI:https://doi.org/10.17192/z2018.0099