Forschung

Die Zuckerrübe (Beta vulgaris ssp. vulgaris) ist eine relative junge Nutzpflanze, welche von der Wild Rübe (Beta vulgaris ssp. maritima) abstammt, einer in West- und Südeuropa beheimateten Küstenpflanze. Transposons haben einen massiven Einfluss auf die Genomstruktur und der Funktionalität von Genen. Von den vielen verschiedenen Transposons und repetitiven Elementen, die in einem Genom enthalten sind, ist nur eine kleine Teilmenge intakt und voll funktionsfähig. Selbst dieser kleine Anteil hat eine große Einflussnahme auf das Genom, durch dem alternativen Splicing von Genen, der Einführung von neuen Promotoren, geänderten Genregulierung oder durch die Inaktivierung von Genfunktionen. Diese Änderungen haben schlussendlich auch Einfluss auf den Phänotyp der Rüben. Das Genom ist nicht statisch, sondern in ständiger Bewegung: Transposons werden an neuen Positionen im Genom eingefügt; danach wirken Selektions- und Mutationsprozesse auf sie ein. Repetitive Elemente, die sich negativ auf den Organismus auswirken, verschwinden schnell, während andere, die sich neutral zeigen oder sogar nützlich sind, erhalten bleiben. Durch den Vergleich verschiedener Genomsequenzdaten der domestizierter Zuckerrübe und ihrer wilden Verwandten bewerten wir die mutagenen Ereignisse, die in der jüngeren evolutionären Vergangenheit im Rübengenom stattgefunden haben, und untersuchen die Rolle, die Transposons bei der Evolution des Rübengenoms gespielt haben. Erkenntnisse über das Rübengenom und der repetitiven Genomlandschaf können neue Erkenntnisse über die jüngste Genomentwicklung der Zuckerrübe liefern und eine Grundlage für deren weitere Verbesserungen als Kulturpflanze bilden.

Theoretischer Rahmen Einer der ersten spezifischen Abwehrmechanismen gegen eindringende Pathogene und Selbstantigene ist das Komplementsystem, das durch Immunglobuline (Igs) aktiviert wird. Igs binden spezifisch an das Antigen des Pathogens und ermöglichen dadurch das Andocken des C1q-Komplement-Initiationskomplexes. Zwei Faktoren, die die Komplementaktivierung beeinflussen, wurden bisher noch nicht im Detail untersucht. Erstens das Format des Antigens, beschrieben durch die chemische Natur, die molekulare Größe und die Art der Präsentation (als lösliche Substanz oder eingebettet in Vesikel zur Nachahmung der Zelloberfläche). Zweitens, der große Unterschied in der Komplementaktivierung, der sich aus dem Grad der Oligomerisierung der IgMs ergibt. Zielsetzung Das übergeordnete Ziel des pent/hexIgM-Projekts ist die Aufklärung der Aktivierungsstellen von C1q und der IgM-Fc nach Bindung von pentameren und hexameren IgMs an unterschiedliche Antigenformate. Herangehensweise/Methoden Wir werden rekombinante IgMs und das C1q-Protein in Säugetierzellen herstellen und Mutanten davon durch Hefeoberflächendisplay generieren. Anschließend werden wir die biologischen Aktivitäten der generierten Proteine in vitro durch immunchemische und biophysikalische Analysen sowie durch Funktionstests bestätigen. Vor allem aber werden wir den Einfluss des Antigenformats und des Oligomerisierungsgrades der IgMs (pentamere versus hexamere IgMs) auf die Aktivierung des Komplementsystems aufklären. Grad der Originalität Obwohl IgMs in Kombination mit Komplementproteinen eine wichtige Funktion im menschlichen Körper haben, werden diese Proteine in Therapie und Diagnostik noch nicht breit eingesetzt. Die Ergebnisse des pent/hexIgM-Projekts werden zum Verständnis der komplexen Mechanismen beitragen, die der Aktivierung der Komplementkaskade zugrunde liegen, und Daten liefern, die für die Entwicklung neuer Diagnostik und effizienter Behandlungsmethoden für verschiedene infektiöse, entzündliche, chronische und Krebserkrankungen von besonderer Bedeutung sind.

HUMAN PLACENTA Collagen-I von THT Biomaterials GmbH ist ein neuartiges Biomaterial, das aufgrund seiner menschlichen Herkunft die nachgelagerten Einschränkungen verringert, die mit der Verwendung tierischer Materialien in der Forschung verbunden sind. Obwohl sich gezeigt hat, dass die intrinsische Fibrillogenesekapazität von THT HUMAN PLACENTA Collagen-I für 2D-Beschichtungsanwendungen ausreichend ist, ist seine Polymerisationsfähigkeit für die Bildung stabiler 3D-Hydrogelstrukturen, die für physiologisch relevante Zellkulturstrategien unverzichtbar sind, begrenzt. In dieser Hinsicht verfügt das Forschungslabor von Prof. Cornelia Kasper von der Universität für Bodenkultur Wien BOKU über die notwendige Expertise, um THT bei der Anpassung der mechanischen Eigenschaften von HUMAN PLACENTA Collagen-I zu unterstützen, um stabile und funktionelle Hydrogele zu erhalten. Das Forschungslabor von Prof. Cornelia Kasper schlägt vor, das MENSCHLICHE PLAZENTA-Kollagen-I mit Methacrylatgruppen zu funktionalisieren, eine gängige Strategie zur Modifizierung verschiedener Proteine ​​oder zuckerbasierter Biopolymere. Das Vorhandensein von Methacrylatgruppen ermöglicht die Einführung kovalenter Bindungen bei UV-Bestrahlung in Gegenwart von Photoinitiatoren und bildet so Hydrogele, die anschließend für verschiedene 3D-Anwendungen verwendet werden können. Das neu funktionalisierte Produkt (HUMAN PLACENTA Collagen-I-Methacrylat) wird das THT-Portfolio erweitern und seinen unkomplizierten Einsatz für Kunden ermöglichen, die in verschiedenen biologischen 3D-Anwendungen wie 3D-Zellkultur (z. B. Organoidkultur), Lab-on-a-Chip, Bioprinting usw. arbeiten erweitern somit die derzeitige Anwendbarkeit von HUMAN PLACENTA Collagen-I. Bezeichnenderweise kann das geplante Biomaterial auch als gebrauchsfertige Biotinte für trendige Technologien wie den lichtbasierten 3D-Biodruck verwendet werden. Neben möglichen Veröffentlichungen und Co-Autoren-Abstracts können die THT und die Universität für Bodenkultur Wien (BOKU) möglicherweise geistiges Eigentum an HUMAN PLACENTA Collagen-I-Methacrylat erhalten, was für beide Projektpartner einen Mehrwert schafft. Sollte der Innovationscheck aus irgendeinem Grund abgesagt werden, behält sich die BOKU das Recht vor, die zwischenzeitlich erbrachten Leistungen in Rechnung zu stellen.