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SFTA2 - Charakterisierung eines neuen lungenspezifischen Proteins
SFTA2 - Charakterisierung eines neuen lungenspezifischen Proteins
Genetische Defekte spielen eine wichtige Rolle bei einigen Lungenerkrankungen. Das Ziel dieser Arbeit war es, neue bislang unbekannte lungenspezifische Proteine zu identifizieren und zu charakterisieren, um einen Zusammenhang zu bereits bekannten Lungenerkrankungen herzustellen. Zu Beginn wurde das Transkriptom der menschlichen Lunge durchsucht (in der Form verfügbarer Expressionsdatenbanken) und das bislang unbekannte Protein SFTA2 identifiziert. Durch in silico Analysen, biochemische Methoden, Fluoreszenzmikroskopie und Tierversuche konnte dieses Protein genauer beschrieben werden. Es konnte gezeigt werden, dass das Gen für SFTA2 auf Chr. 6p21.33 lokalisiert ist und somit in einer Region liegt, die bereits für spezielle Lungenerkrankungen wie die diffuse Panbronchiolitis (Keicho, Ohashi et al. 2000) bekannt ist. In einer neuen Arbeit wurde SFTA2 als mitbeteiligtes Protein in der Lungenentwicklung in Mäusen beschrieben (George, Mitra et al. 2017). Mit Hilfe von RT-PCR konnte bestätigt werden, dass es sich um ein in der Lunge exprimiertes Protein handelt. SFTA2 verfügt über ein Sekretionssignal, sowie eine Glykosylierungsstelle. Es konnte keine Homologie zu anderen Proteinen gefunden werden, aber es zeigten sich orthologe Proteine in allen Säugetierarten. Durch Immunfluoreszenzfärbungen konnte gezeigt werden, dass SFTA2 vor allem im nicht-zilientragenden Bronchialepithel und Typ II Pneumozyten exprimiert wird. Wie bereits andere nicht hydrophile Surfactantproteine zeigt auch SFTA2 keine Kolokalisation mit Lamellarkörperchen, jedoch eine partielle Kolokalisation mit dem Golgiapparat und sekretorischen Vesikeln durch Färbung mit golgin97 und clathrin-markierten Vesikeln. Das gibt einen Hinweis darauf, dass SFTA2 den klassischen Sekretionsweg durchläuft. Durch einen mittels LPS induzierten Lungenschaden kommt es zu einer Herabregulation der Expression von SFTA2, durch Hyperoxie konnte kein Einfluss auf die Expression nachgewiesen werden. Eine Rolle von SFTA2 in der Immunabwehr ist daher eine mögliche Funktion dieses Proteins. Zusammenfassend wurde SFTA2 als neues sekretorisches Protein identifiziert, welches vorwiegend in der Lunge von Typ II Pneumozyten exprimiert wird. Es zeigt keine Ähnlichkeiten zu bereits bekannten Surfactantproteinen oder anderen Proteinen und gehört somit einer neuen Klasse an Proteinen an. Durch Lungenschädigung mittels LPS, jedoch nicht durch Hyperoxie kommt es zu einer Herabregulation der Proteinexpression. Eine Regulation der durch Makrophagen vermittelten Inflammation ist eine mögliche Funktion., Genetic defects are a common reason for lung diseases. The main aim of this thesis was to detect and characterize new unknown lung-specific proteins and to find out more about the correlation with inborn lung diseases. A yet uncharacterized protein SFTA2 was identified by searching the transcriptome of the human lung for lung-specific proteins. With the help of different programs und experiments the protein was specified. For the characterization of SFTA2, in silico analyses, biochemical methods, fluorescence imaging and animal challenge experiments were performed. SFTA2 is located on Chromosom 6p21.33. This is a disease-susceptibility locus for diffuse panbronchioltis (Keicho, Ohashi et al. 2000). A recently published study in mouse strains with different lung volumes and lung function identified SFTA2 as one of eight candidate genes responsible for this difference. SFTA2 may play a role in embryonic and postnatal lung development (George, Mitra et al. 2017). RT-PCR verified that SFTA2 is predominantly a lung-specific protein. SFTA2 has a secretory signal and a glycosylation side. There are no recognizable homologies to other proteins. Orthologs are present in all mammals. With immunofluorescence staining we showed that SFTA2 is mainly expressed in nonciliated bronchiolar epithelium and type II pneumocytes. Like other hydrophilic surfactant proteins, SFTA2 did not colocalize with lamellar bodies. A partial colocalization with golgin97 coding for the Golgi complex and clathrin-labelled vesicles coding for secretory vesicles demonstrated the classic secretory pathway. Lung injury mediated by LPS showed a downregulation of the SFTA2 protein expression. Injury with hyperoxia did not show any changes in the expression levels. Therefore SFTA2 could have a function in the immune system. To summarize, SFTA2 was identified as a new secretory protein with a high expression in the lung mainly in Typ II pneumocytes. There are no similarities to other known surfactant proteins or any other proteins. Therefore, SFTA2 belongs to a new group of proteins. Lung injury mediated by LPS but not by hyperoxia showed a downregulation of the protein expression level. Regulation of the macrophage-mediated inflammation could be a possible function.
SFTA2, lung
Heschl, Katharina Maria
2018
German
Universitätsbibliothek der Ludwig-Maximilians-Universität München
Heschl, Katharina Maria (2018): SFTA2 - Charakterisierung eines neuen lungenspezifischen Proteins. Dissertation, LMU München: Faculty of Medicine
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Abstract

Genetische Defekte spielen eine wichtige Rolle bei einigen Lungenerkrankungen. Das Ziel dieser Arbeit war es, neue bislang unbekannte lungenspezifische Proteine zu identifizieren und zu charakterisieren, um einen Zusammenhang zu bereits bekannten Lungenerkrankungen herzustellen. Zu Beginn wurde das Transkriptom der menschlichen Lunge durchsucht (in der Form verfügbarer Expressionsdatenbanken) und das bislang unbekannte Protein SFTA2 identifiziert. Durch in silico Analysen, biochemische Methoden, Fluoreszenzmikroskopie und Tierversuche konnte dieses Protein genauer beschrieben werden. Es konnte gezeigt werden, dass das Gen für SFTA2 auf Chr. 6p21.33 lokalisiert ist und somit in einer Region liegt, die bereits für spezielle Lungenerkrankungen wie die diffuse Panbronchiolitis (Keicho, Ohashi et al. 2000) bekannt ist. In einer neuen Arbeit wurde SFTA2 als mitbeteiligtes Protein in der Lungenentwicklung in Mäusen beschrieben (George, Mitra et al. 2017). Mit Hilfe von RT-PCR konnte bestätigt werden, dass es sich um ein in der Lunge exprimiertes Protein handelt. SFTA2 verfügt über ein Sekretionssignal, sowie eine Glykosylierungsstelle. Es konnte keine Homologie zu anderen Proteinen gefunden werden, aber es zeigten sich orthologe Proteine in allen Säugetierarten. Durch Immunfluoreszenzfärbungen konnte gezeigt werden, dass SFTA2 vor allem im nicht-zilientragenden Bronchialepithel und Typ II Pneumozyten exprimiert wird. Wie bereits andere nicht hydrophile Surfactantproteine zeigt auch SFTA2 keine Kolokalisation mit Lamellarkörperchen, jedoch eine partielle Kolokalisation mit dem Golgiapparat und sekretorischen Vesikeln durch Färbung mit golgin97 und clathrin-markierten Vesikeln. Das gibt einen Hinweis darauf, dass SFTA2 den klassischen Sekretionsweg durchläuft. Durch einen mittels LPS induzierten Lungenschaden kommt es zu einer Herabregulation der Expression von SFTA2, durch Hyperoxie konnte kein Einfluss auf die Expression nachgewiesen werden. Eine Rolle von SFTA2 in der Immunabwehr ist daher eine mögliche Funktion dieses Proteins. Zusammenfassend wurde SFTA2 als neues sekretorisches Protein identifiziert, welches vorwiegend in der Lunge von Typ II Pneumozyten exprimiert wird. Es zeigt keine Ähnlichkeiten zu bereits bekannten Surfactantproteinen oder anderen Proteinen und gehört somit einer neuen Klasse an Proteinen an. Durch Lungenschädigung mittels LPS, jedoch nicht durch Hyperoxie kommt es zu einer Herabregulation der Proteinexpression. Eine Regulation der durch Makrophagen vermittelten Inflammation ist eine mögliche Funktion.

Abstract

Genetic defects are a common reason for lung diseases. The main aim of this thesis was to detect and characterize new unknown lung-specific proteins and to find out more about the correlation with inborn lung diseases. A yet uncharacterized protein SFTA2 was identified by searching the transcriptome of the human lung for lung-specific proteins. With the help of different programs und experiments the protein was specified. For the characterization of SFTA2, in silico analyses, biochemical methods, fluorescence imaging and animal challenge experiments were performed. SFTA2 is located on Chromosom 6p21.33. This is a disease-susceptibility locus for diffuse panbronchioltis (Keicho, Ohashi et al. 2000). A recently published study in mouse strains with different lung volumes and lung function identified SFTA2 as one of eight candidate genes responsible for this difference. SFTA2 may play a role in embryonic and postnatal lung development (George, Mitra et al. 2017). RT-PCR verified that SFTA2 is predominantly a lung-specific protein. SFTA2 has a secretory signal and a glycosylation side. There are no recognizable homologies to other proteins. Orthologs are present in all mammals. With immunofluorescence staining we showed that SFTA2 is mainly expressed in nonciliated bronchiolar epithelium and type II pneumocytes. Like other hydrophilic surfactant proteins, SFTA2 did not colocalize with lamellar bodies. A partial colocalization with golgin97 coding for the Golgi complex and clathrin-labelled vesicles coding for secretory vesicles demonstrated the classic secretory pathway. Lung injury mediated by LPS showed a downregulation of the SFTA2 protein expression. Injury with hyperoxia did not show any changes in the expression levels. Therefore SFTA2 could have a function in the immune system. To summarize, SFTA2 was identified as a new secretory protein with a high expression in the lung mainly in Typ II pneumocytes. There are no similarities to other known surfactant proteins or any other proteins. Therefore, SFTA2 belongs to a new group of proteins. Lung injury mediated by LPS but not by hyperoxia showed a downregulation of the protein expression level. Regulation of the macrophage-mediated inflammation could be a possible function.