@phdthesis{Heinecke2010,
  author    = {Heinecke, Kai},
  title     = {Die Dynamik der prim{\"a}ren Erkennungsschritte von BMP-Rezeptoren},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-49257},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2010},
  abstract  = {Bone Morphogenetic Proteins (BMPs) bilden zusammen mit den Activinen, Growth and Differentiation Factors (GDFs) und Transforming Growth Factor \&\#946; (TGF-\&\#946;) die Transforming Growth Factor \&\#946;-Superfamilie von sekretierten Signalproteinen. Sie spielen eine wichtige Rolle in der Entwicklung, Erhaltung und Regeneration von Geweben und Organen. Die Signalvermittlung dieser Proteine erfolgt durch die Bindung von zwei verschiedenen Typen von Serin-/Threonin-Kinaserezeptoren, die als Typ-I- und Typ-II-Rezeptoren bezeichnet werden. Im ersten Schritt erfolgt die Bindung an den hochaffinen Rezeptor (im Fall von BMP-2 der Typ-I-Rezeptor), im n{\"a}chsten Schritt wird der niederaffine Rezeptor in den Komplex rekrutiert. Bis heute sind lediglich sieben Typ-I- und f{\"u}nf Typ-II-Rezeptoren bekannt, was auf eine Promiskuit{\"a}t in der Liganden-Rezeptor-Interaktion schließen l{\"a}sst. Die Architektur beider Rezeptorsubtypen ist dabei relativ {\"a}hnlich. Beide bestehen aus einer ligandenbindenden extrazellul{\"a}ren Dom{\"a}ne, einer Transmembrandom{\"a}ne sowie einer intrazellul{\"a}ren Kinasedom{\"a}ne. Eine nacheinander ablaufende Transphosphorylierung der intrazellul{\"a}ren Dom{\"a}nen f{\"u}hrt zu einer Phosphorylierung von SMAD-Proteinen, die dann als nachgeschaltete Vermittler fungieren und die Transkription regulierter Gene ausl{\"o}sen. Im Hauptteil dieser Arbeit wurden die initialen Schritte der Rezeptorkomplexformierung sowie die Mobilit{\"a}t der Rezeptoren mit Hilfe von fluoreszenzmikroskopischen Methoden untersucht. Dabei konnte festgestellt werden, dass f{\"u}r die Bildung eines Signalkomplexes eine bestimmte Schwellenkonzentration des Liganden n{\"o}tig ist und dass der Mechanismus nach einem Alles-oder-Nichts-Prinzip wie ein Schalter funktioniert. Außerdem konnten Unterschiede in der Nutzung der gleichen Rezeptoren durch verschiedene Liganden festgestellt werden. Die anderen Teile der Arbeit befassen sich mit der Funktionalit{\"a}t der verschiedenen Rezeptordom{\"a}nen in der Signal{\"u}bermittlung, der Analyse von hoch- und niederaffinen Ligandenbindestellen auf ganzen Zellen sowie dem Einfluss des SMAD- und des MAPK-Signalwegs auf die Induktion der Alkalischen Phosphatase. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Art der SMAD-Phosphorylierung allein vom Typ der Kinasedom{\"a}ne abh{\"a}ngig ist, dass auf einer Zelle verschiedene Rezeptorpopulationen existieren, welche von unterschiedlichen Ligandenkonzentrationen angesprochen werden, und dass die Induktion der Alkalischen Phosphatase stark vom zeitlichen Verlauf der SMAD- und MAPK-Aktivierung abh{\"a}ngig ist.},
  subject      = {Knochen-Morphogenese-Proteine},
  language  = {de}
}
@article{HarthKotzschHuetal.2010,
  author    = {Harth, Stefan and Kotzsch, Alexander and Hu, Junli and Sebald, Walter and Mueller, Thomas D.},
  title     = {A Selection Fit Mechanism in BMP Receptor IA as a Possible Source for BMP Ligand-Receptor Promiscuity},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-68497},
  year      = {2010},
  abstract  = {Background: Members of the TGF-b superfamily are characterized by a highly promiscuous ligand-receptor interaction as is readily apparent from the numeral discrepancy of only seven type I and five type II receptors available for more than 40 ligands. Structural and functional studies have been used to address the question of how specific signals can be deduced from a limited number of receptor combinations and to unravel the molecular mechanisms underlying the protein-protein recognition that allow such limited specificity. Principal Findings: In this study we have investigated how an antigen binding antibody fragment (Fab) raised against the extracellular domain of the BMP receptor type IA (BMPR-IA) recognizes the receptor's BMP-2 binding epitope and thereby neutralizes BMP-2 receptor activation. The crystal structure of the complex of the BMPR-IA ectodomain bound to the Fab AbD1556 revealed that the contact surface of BMPR-IA overlaps extensively with the contact surface for BMP-2 interaction. Although the structural epitopes of BMPR-IA to both binding partners coincides, the structures of BMPR-IA in the two complexes differ significantly. In contrast to the structural differences, alanine-scanning mutagenesis of BMPR-IA showed that the functional determinants for binding to the antibody and BMP-2 are almost identical. Conclusions: Comparing the structures of BMPR-IA bound to BMP-2 or bound to the Fab AbD1556 with the structure of unbound BMPR-IA shows that binding of BMPR-IA to its interaction partners follows a selection fit mechanism, possibly indicating that the ligand promiscuity of BMPR-IA is inherently encoded by structural adaptability. The functional and structural analysis of the BMPR-IA binding antibody AbD1556 mimicking the BMP-2 binding epitope may thus pave the way for the design of low-molecular weight synthetic receptor binders/inhibitors.},
  subject      = {Physiologische Chemie},
  language  = {en}
}