Structure and binding specificities of the VWC domains of Chordin and Chordin-like 2

• Applicant: Professor Dr. Thomas Müller
• Subject Area: Structural Biology
• Term: from 2006 to 2012
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 31395603

Die von Willebrand Faktor C Domäne, auch ¿Cystein-reiche Chordin (CR) Domäne bezeichnet, tritt einzeln oder in mehrfacher Kopie - oft in Kombination mit anderen Proteindomänen - in einer großen Zahl von sekretierten Proteinen auf, die eine wichtige Rolle während der Embryonalentwicklung spielen. Die VWFC Domäne weist in der Regel eine Größe von 60 Aminosäuren auf. Zehn Cysteine mit einer CXXCXC/CCXXC Consensussequenz stellen das Charakteristikum dieser Proteindomäne dar. Viele Proteine, mit VWFC Domänen wirken als extrazelluläre Modulatoren der BMP/TGF-ß Signaltransduktion. Die direkten Interaktionspartner sind häufig Liganden der TGF-ß Superfamilie, z.B. TGF-ßs oder BMPs. Neueste Ergebnisse zeigen jedoch, dass VWFC Domänen auch andere Partner binden können, beispielsweise Twisted Gastrulation und Chordin. Allerdings sind diese Interaktionen bisher nur unzureichend charakterisiert.Bis zu diesem Zeitpunkt ist lediglich die Struktur einer einzigen VWFC Domäne, der Struktur der Von Willebrand Faktor C Domäne von Procollagen A2 aufgeklärt und publiziert. Die biologische Aussagekraft dieser Struktur ist allerdings unklar, da der VWFC Domäne von Procollagen A2 bisher keinerlei biologische Aktivität, in Bezug auf Bindung von BMP-2 zugeordnet werden konnte.Das hier vorgeschlagene Projekt befasst sich mit der Identifizierung und Charakterisierung der fünf VWFC Domänen von Cvl2 aus Zebrafisch. Die Bindungseigenschaften und -spezifitäten sollen mittels Mutagenese und Interaktionsstudien untersucht werden. Die Lösungsstruktur der freien BMP-2 bindenden VWFC Domäne 1 soll mit Hilfe der Kernresonanzspektroskopie, die Struktur des binären Komplexes der VWFC Domäne 1 und BMP-2 mittels Röntgenbeugung aufgeklärt werden. Die Strukturaufklärung wird zudem durch eine Mutagenesestudie ergänzt um die funktionellen Bindungsepitope aufzuklären. Außerdem soll die Interaktion der verschiedenen VWFC Domänen von Cvl2 mit Chordin näher untersucht werden. Mutationen in den VWFC Domänen, die zu einer Änderung der Bindungseigenschaften an BMP-2 oder Chordin führen, sollen anschließend in mRNA von Zebrafisch Cvl2 überführt werden. Mit Hilfe von mRNA-Mikroinjektionsexperimenten sollen die Auswirkungen der veränderten BMP-2 bzw. Chordin-Bindung dieser VFWC-Mutanten während der Embryonalentwicklung untersucht werden. Die hier vorgeschlagenen Versuche werden dazu beitragen, die Struktur der VWFC Domänen von Cvl2 und deren Interaktion mit BMP-2 und weiteren BMP-Modulatorproteinen aufzuklären. Die Kenntnis der Wirkweise der VWFC Domänen von Cvl2 sind für das Verständnis der Wirkweise anderer BMP-Modulatorproteine der VWFC Familie von großer Bedeutung.

• DFG Programme: Research Grants