Die Disintegrin- und Metalloproteinasen-Familie ADAM im humanen hämatopoetischen System

Abstract

Die Reifung von Blutzellen im humanen Knochenmark geschieht durch ein Zusammen-spiel von hämatopoetischen Stamm- und Vorläuferzellen und verschiedenen Stromazellen des Knochenmarkes. Das hämatopoetische „Microenvironment“ kann durch Wech-selwirkungen zwischen den Zellen über proteolytische Prozesse sowie über geregelte Adhäsions-Vorgänge die Differenzierung der pluripotenten Stammzelle zur reifen Blutzelle beeinflussen. Eine Gruppe membranständiger Proteine, die bezüglich ihrer Rolle bei der Reifung hämatopoetischer Zellen im humanen Knochenmark nur wenig untersucht sind, ist die Disintegrin- und Metalloproteinasen-Familie ADAM. Diese Proteinfamilie zählt inzwischen über 30 Mitglieder. ADAMs besitzen eine Metalloproteinase-Domäne, eine Disintegrin-Domäne, eine EGF-ähnliche Domäne, sowie einen zytoplasmatischen Anteil. Die vorliegende Arbeit gibt einen Einblick in die Expression von 6 Mitgliedern der ADAM-Familie auf Zellen des hämatopoetischen Systems (ADAM 9, 10, 11, 12, 15 und 17). Es wurden zwei hämatopoetische CD 34+ Zellinien, verschiedene etablierte Stromazellinien sowie eine Knochenmark-Endothelzellinie verwendet. Knochenmark-langzeitkulturen wurden ebenfalls untersucht. Der Nachweis der mRNA-Expression wurde mittels PCR und anschließender Sequen-zierung erbracht. Um die Proteinexpression nachzuweisen, wurden mit Antikörpern gegen ADAM 9, 10 und 15 sowohl Western-Blot-Analysen als auch Immunfluoreszenzfärbungen durchgeführt. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass die untersuchten ADAMs, bis auf ADAM 12, in der Mehrzahl der untersuchten Zellen nachweisbar sind. Erste Hinweise auf eine funktionelle Beteiligung der ADAMs auf hämatopoetischen Vorläuferzellen ergaben sich durch die Ko-Expression von ADAM 10 und Notch auf CD34+ Progenitoren. Die Ergebnisse der vorliegenden Arbeit zeigen erstmals ein breites Expressionsspektrum der ADAMs im humanen hämatopoetischen System, dessen funktionelle Bedeutung künftig zu klären sein wird.

The development of blood cells in the human bone marrow is regulated by direct inter-actions between hematopoietic stem and progenitor cells and different types of non-hematopoietic stromal cells. By tightly controlled adhesive and proteolytic processes the hematopoeitic microenvironment has a direct influence on the maturation of pluripotent stem cells into mature peripheral cells. The ADAMS are a family of membrane-bound proteins with disintegrin and metalloprotease activities, but their involvement in the hematopoietic system was largely un-known. Nowadays, this protein family contains more than 30 members. ADAMs are multidomain proteins with a metalloprotease domain, a disintegrin domain, an EGF-like domain and a cytoplasmatic tail. The present study gives an overview of the expression of six members of the ADAM family (ADAM 9, 10, 11, 12, 15 and 17) in the human hematopoietic system. Two he-matopoietic CD34+ progenitor cell lines, different established stromal cell lines, a bone marrow endothelial cell line and primary long term bone marrow cultures were examined. RT-PCR analysis, Western blots and immunofluorescence staining were used to detect mRNA and protein expression of the cells in this study. Most of the investigated ADAM family members, except ADAM12, were identified to be expressed. A functional interaction of ADAMs in the human hematopoietic system was indicated by co-expression of ADAM 10 with Notch-1 on CD34+ precursor cells, since ADAM-10 is known to be involved in the developmental processing of Notch-1. This is the first report illustrating a broad expression pattern of ADAMs in the human hematopoietic system. Their functional involvement will be the subject to further studies.