Untersuchungen zur Biosynthese und Funktion von TFF1 im humanen Magen

Abstract

Das TFF1 ist ein aus 60 Aminosäureresten bestehendes Peptid mit einer charakteristischen Kleeblatt Struktur. Diese Struktur gibt der Peptidfamilie auch ihren Namen (trefoil factor family, TFF). TFF1 besitzt sieben Cysteinreste, von denen sechs über Disulfidbrücken (1-5, 2-4, 3-6) verknüpft sind. TFF1 wird hauptsächlich in den Oberflächenepithelzellen des Magens sezerniert und ist ein Bestandteil des Mukus. Dabei übernimmt es eine wichtige Funktion zum Schutz der Magenschleimhaut. Studien mit Tff1KO-Mäusen haben gezeigt, dass alle diese Tiere Adenome im Antrum bilden, von denen 30 % zu Karzinomen führen. Außerdem bindet TFF1 an ein Lipopolysaccharid des Klasse I Karzinogens Helicobacter pylori. Bisher wurde nur für das TFF1-Homodimer eine biologische Aktivität nachgewiesen. So bindet ebenfalls nur das Homodimer an den Mukus im Magen. TFF1 bildet außerdem ein Heterodimer mit Gastrokin-2 und dieses Heterodimer zeigt in verschiedenen Studien anti-proliferative und pro-apoptotische Wirkungen in Magenkrebszellen. In dieser Arbeit wurde TFF1 aus dem humanen Magen auf unterschiedliche Weisen extrahiert, mittels Chromatographien getrennt und über Western Blots analysiert. Dabei konnte gezeigt werden, dass ein Großteil (80-90 %) des TFF1 nicht an den Mukus gebunden vorliegt. Die Hauptentität von TFF1 ist ein Monomer. Es wurde ein neuer Bindungspartner von TFF1 nachgewiesen, das IgG Fc binding protein. Außerdem konnten eine zweite monomere TFF1-Form, sowie ein weiteres <66 kDa großes Heteromer nachgewiesen werden. Bindungsstudien mit iodiertem, synthetischen TFF1-Monomer und TFF1-Homodimer zeigten, dass nur das Homodimer an das Muzin MUC6 und an ein Lipopolysaccharid von H. pylori lektinartig bindet. Ein Vergleich zwischen TFF1 im Korpus und Antrum des humanen Magens zeigte keine signifikanten Unterschiede bezüglich der Proteinmenge und Verteilung der verschiedenen TFF1-Entitäten. Einzige Ausnahme bildet das TFF1-GKN2-Heterodimer, das im Magen Antrum mehr vorhanden ist als im Korpus. Es wurden auch drei weitere Organismen auf TFF1 untersucht, der Südafrikanische Krallenfrosch Xenopus laevis, die Maus und das Schwein. Dabei wurden bezüglich der verschiedenen TFF1-Entitäten vergleichbare Beobachtungen wie im Menschen gemacht. Dies alles weist auf eine Rolle des TFF1 beim Schutz der Magenmukosa hin.

TFF1 is a 60 amino acid long peptide with a characteristic fold. This disulfide-linked structure was also eponymous („trefoil factor family“, TFF). TFF1 contains seven cysteine residues, six of which are forming covalent disulfide bridges. It is secreted by surface mucous cells of the gastric mucosa and is a mucus constituent. TFF1 plays a key role in the protection of the stomach lining. All Tff1KO-mice develop antropyloric adenomas of which about 30% progress to carcinomas. TFF1 homodimer binds the lipopolysaccharide of the class I carcinogen Helicobacter pylori. Likewise, only the TFF1 homodimer binds to the mucus in a non-covalent matter. TFF1 also binds covalently to gastrokine 2 forming a disulfide-linked heterodimer. This TFF1-GKN2 heterodimer has been reported to show anti-proliferative and pro-apoptotic effects on gastric cancer cells. In this study TFF1 was extracted using different methods and was purified by size-exclusion and anion-exchange chromatography. Further analyses were conducted by Western blots. A large proportion (80-90%) of TFF1 was not associated with the mucus. The major portion of TFF1 is present as a monomer. Furthermore, IgG Fc binding protein was identified as a new disulfide-linked binding partner for TFF1. In addition, a second monomeric form of TFF1 and another <66 kDa disulfide-linked heteromer were detected. Binding studies using 125I-labeled synthetic TFF1 monomer and homodimer showed binding of the TFF1 dimer to the mucin MUC6 and to lipopolysaccharides of H. pylori. No significant differences were observed in protein levels and distribution of the different TFF1 forms between the gastric corpus and antrum. The only exception was the TFF1-GKN2 heterodimer which was more present in the antrum than in the corpus. Sudies in other organisms such as the African clawed frog Xenopus laevis, mouse and pig showed similar results as in human tissue concerning the different TFF1-entities. Taken together this underlines the importance of TFF1 for the protection of the gastric mucosa.