@article{KlammertMuellerHellmannetal.2015,
  author    = {Klammert, Uwe and M{\"u}ller, Thomas D. and Hellmann, Tina V. and Wuerzler, Kristian K. and Kotzsch, Alexander and Schliermann, Anna and Schmitz, Werner and Kuebler, Alexander C. and Sebald, Walter and Nickel, Joachim},
  title     = {GDF-5 can act as a context-dependent BMP-2 antagonist},
  series = {BMC Biology},
  volume    = {13},
  journal   = {BMC Biology},
  number    = {77},
  doi       = {10.1186/s12915-015-0183-8},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-125550},
  year      = {2015},
  abstract  = {Background Bone morphogenetic protein (BMP)-2 and growth and differentiation factor (GDF)-5 are two related transforming growth factor (TGF)-β family members with important functions in embryonic development and tissue homeostasis. BMP-2 is best known for its osteoinductive properties whereas GDF-5—as evident from its alternative name, cartilage derived morphogenetic protein 1—plays an important role in the formation of cartilage. In spite of these differences both factors signal by binding to the same subset of BMP receptors, raising the question how these different functionalities are generated. The largest difference in receptor binding is observed in the interaction with the type I receptor BMPR-IA. GDF-5, in contrast to BMP-2, shows preferential binding to the isoform BMPR-IB, which is abrogated by a single amino acid (A57R) substitution. The resulting variant, GDF-5 R57A, represents a "BMP-2 mimic" with respect to BMP receptor binding. In this study we thus wanted to analyze whether the two growth factors can induce distinct signals via an identically composed receptor. Results Unexpectedly and dependent on the cellular context, GDF-5 R57A showed clear differences in its activity compared to BMP-2. In ATDC-5 cells, both ligands induced alkaline phosphatase (ALP) expression with similar potency. But in C2C12 cells, the BMP-2 mimic GDF-5 R57A (and also wild-type GDF-5) clearly antagonized BMP-2-mediated ALP expression, despite signaling in both cell lines occurring solely via BMPR-IA. The BMP-2- antagonizing properties of GDF-5 and GDF-5 R57A could also be observed in vivo when implanting BMP-2 and either one of the two GDF-5 ligands simultaneously at heterotopic sites. Conclusions Although comparison of the crystal structures of the GDF-5 R57A:BMPR-IAEC- and BMP-2:BMPR-IAEC complex revealed small ligand-specific differences, these cannot account for the different signaling characteristics because the complexes seem identical in both differently reacting cell lines. We thus predict an additional component, most likely a not yet identified GDF-5-specific co-receptor, which alters the output of the signaling complexes. Hence the presence or absence of this component then switches GDF-5′s signaling capabilities to act either similar to BMP-2 or as a BMP-2 antagonist. These findings might shed new light on the role of GDF-5, e.g., in cartilage maintenance and/or limb development in that it might act as an inhibitor of signaling events initiated by other BMPs.},
  language  = {en}
}
@phdthesis{Klammert2006,
  author    = {Klammert, Uwe},
  title     = {Evaluation einer neuen BMP-2 Mutante mit antagonistischer Aktivit{\"a}t - Eine in vivo Studie in Ratten -},
  url       = {http://nbn-resolving.de/urn:nbn:de:bvb:20-opus-21052},
  school      = {Universit{\"a}t W{\"u}rzburg},
  year      = {2006},
  abstract  = {Bone Morphogenetic Proteins sind in eine Vielzahl von physiologischen Wachstums-und Entwicklungsvorg{\"a}ngen involviert und an verschiedenen unphysiologischen bzw. pathologischen Prozessen insbesondere im Bereich des Skelettsystems beteiligt. Ein gezielter Eingriff in die BMP-Signalkaskade k{\"o}nnte denkbare therapeutische Ans{\"a}tze liefern. In der vorliegenden experimentellen Arbeit wurde die Wirksamkeit eines neuartigen Antagonisten am BMP-Rezeptor, der BMP-2-Doppelmutante A34D/D53A, in vivo evaluiert. Hierzu diente ein heterotopes Implantationsmodell (Skelettmuskulatur) sowie ein orthotopes Defektmodell (Kalottentrepanationsdefekt) bei Ratten. F{\"u}r die eingesetzten Proteine wurde equines EXKK als Tr{\"a}ger- und Freisetzungssystem verwendet. Im heterotopen Implantatlager diente zugesetztes BMP-2 in einer gut evaluierten Dosis als zu unterdr{\"u}ckender osteogener Stimulus. Im orthotopen Defektmodell (Defekt nicht kritischer Gr{\"o}ße) sollte der Einfluss auf die physiologischerweise ablaufende kn{\"o}cherne Defektregeneration ohne weiteren Zusatz von Morphogenen untersucht werden. Bez{\"u}glich der heterotopen Implantation konnte eine signifikante, dosisabh{\"a}ngige Hemmung der BMP-2-induzierten Osteoneogenese festgestellt werden. Bei dem orthotopen Implantationsmodell war keine Beeinflussung der physiologischen kn{\"o}chernen Defektregeneration zu verzeichnen. Die Inhibierung eines einzelnen definierten osteogenen Reizes durch BMP-Rezeptorantagonismus konnte somit gut in vivo belegt werden. Im Rahmen der komplexeren physiologischen orthotopen Knochenregeneration mit vermutlich einer Vielzahl beteiligter Wachstumsfaktoren scheint hingegen die Hemmung eines m{\"o}glichen Teilaspektes der Osteogenese keine ausschlaggebende Rolle zu spielen.},
  language  = {de}
}