Cloning and expression of different variants of human desmoglien 1

Desmosom stanowi adhezyjne połączenie międzykomórkowe, które odgrywa kluczową rolę w tkankach podatnych na obciążenia mechaniczne jak tkanka mięśnia sercowego czy wielowarstwowy naskórek. Adhezyjność tych złączeń opiera się na zależnych od wapnia białkach z rodziny kadheryn – kadherynach desmosmlanych. Białka te przymocowane są do filamentów pośrednich cytoszkieletu za pomocą białek adaprotowych z rodziny armadillo oraz plakin. Desmosomy stanowią dynamiczne struktury, pełniące funkcje regulatorowe tym samym stanowiące cel szlaków sygnałowych, które kontrolują ich skład molekularny oraz właściwości adhezyjne. Co więcej, badania dowodzą, iż desmosomalne komponenty biorą udział w sygnalingu zarówno w warunkach fizjologicznych jak i patologicznych. Zaburzenia w połączeniach desmosomalnych przyczyniają się do wielu chorób jak pęcherzyca, w której autoprzeciwciała skierowane są przeciwko kadherynom desmosomalnym. Oprócz pęcherzycy, choroby autoimmunologicznej należy zwrócić uwagę na choroby spowodowane infekcją bakteryjną, przykładem jest tutaj choroba Rittera, w której dochodzi do hydrolizy wiązania między domeną zewnątrzkomórkową 3 a 4 (EC3 a EC4) substratu, jakim jest desmogleina 1. Do hydrolizy tego wiązania przyczynia się toksyna epidemolityczna A (eksfoliatyna) produkowana przez Staphylococcus aureus. Co ciekawe pomimo wysokiej homologii między wszystkimi występującymi w skórze desmogleinami, toksyna ta rozpoznaje i hydrolizuje tylko desmolgienę 1, co przyczynia się do powstawania pęcherzy (wypełnionych płynem rozwarstwień naskórka). W pracy tej opisano manipulacje prowadzące do wytworzenia konstruktów skróconych form ludzkiej desmogleiny-1, które będą podstawą dalszych badań nad wykazaniem specyficzności substratowej toksyny epidermolitycznej A, oraz metodologię ekspresji w komórkach Escherichia coli. Przedstawiono kolejne etapy prowadzonych manipulacji genetycznych oraz optymalizacji ekspresji poszczególnych wariantów białka.

Desmosomes are intercellular adhering junctions which provide the mechanical strength to intercellular adhesion. Desmosomes are abundant in tissues subjected to significant mechanical stress such as stratified epithelia and myocardium. Desmosomal adhesion is based on the Ca2+-dependent cadherin-type adhesion molecules. Desmosomal cadherins are anchored to the intermediate filament cytoskeleton by adaptor proteins of the armadillo and plakin families. Desmosomes are dynamic structures subjected to regulation and are therefore targets of signalling pathways, which control their molecular composition and adhesive properties. Moreover desmosomal components themselves take part in signalling under physiologic and pathologic conditions. Disturbed desmosomal adhesion contributes to the pathogenesis of a number of diseases such as pemphigus, which is caused by autoantibodies against desmosomal cadherins. Beside pemphigus, desmosome-associated diseases are caused by bacterial toxins, an example here is Ritter diseases, in which epidermolytic toxin A (also known as exfoliative toxin) from Staphylococcus aureus recognize and cleave only one substrate which is desmoglein-1, a desmosomal cadherin found only in the superficial layers of the skin. This work describes the genetic manipulation leading to the producion of constructs of variable forms of human desmoglein 1 and the methodology of expression of these forms in Escherichia coli.