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Professor Dr. Martin K. Wild
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<span class="bure">Abb. 1: Die Adh&auml;sionskaskade: Kontakte zwischen Leukozyten und Endothelzellen. Leukozyten treten mit aktivierten Endothelzellen in Kontakt, transmigrieren schlie&szlig;lich durch die Gef&auml;&szlig;wand und wandern in entz&uuml;ndete Gewebe ein.</span> Bild vergrößern
Abb. 1: Die Adhäsionskaskade: Kontakte zwischen Leukozyten und Endothelzellen. Leukozyten treten mit aktivierten Endothelzellen in Kontakt, transmigrieren schließlich durch die Gefäßwand und wandern in entzündete Gewebe ein. [weniger]
<span class="bure">Abb. 2: Struktur des Sialyl-Lewis X-Blutgruppenantigens. Sialyl-Lewis X besteht aus den Zuckerbausteinen Neuramins&auml;ure (NeuAc), Galactose (Gal), N-Acetyl-Glucosamin (GlcNAc) und Fucose (Fuc) und ist an ein Glykoprotein oder -lipid (R) gebunden.</span> Bild vergrößern
Abb. 2: Struktur des Sialyl-Lewis X-Blutgruppenantigens. Sialyl-Lewis X besteht aus den Zuckerbausteinen Neuraminsäure (NeuAc), Galactose (Gal), N-Acetyl-Glucosamin (GlcNAc) und Fucose (Fuc) und ist an ein Glykoprotein oder -lipid (R) gebunden. [weniger]
<span class="bure">Abb. 3: Fehlende Leukozyten-Endothel-Interaktionen in LAD II. In LAD II-Patienten sind Selektinliganden hypofucosyliert. Selektin-vermittelte Leukozyten-Endothel-Interaktionen sind dadurch inhibiert. Immundefekte sind die Folge.</span> Bild vergrößern
Abb. 3: Fehlende Leukozyten-Endothel-Interaktionen in LAD II. In LAD II-Patienten sind Selektinliganden hypofucosyliert. Selektin-vermittelte Leukozyten-Endothel-Interaktionen sind dadurch inhibiert. Immundefekte sind die Folge. [weniger]
<span class="bure">Abb. 4: Der GDP-Fucose-Transporter. Aufbau und Lokalisation des humanen GDP-Fucose-Transporters.</span> Bild vergrößern
Abb. 4: Der GDP-Fucose-Transporter. Aufbau und Lokalisation des humanen GDP-Fucose-Transporters.
<span class="bure">Abb. 5: Einteilung von LAD II-Patienten. Zwei Gruppen von LAD II-Patienten k&ouml;nnen aufgrund des molekularen Defekts des GDP-Fucose-Transporters unterschieden werden. ER, endoplasmisches Retikulum.</span> Bild vergrößern
Abb. 5: Einteilung von LAD II-Patienten. Zwei Gruppen von LAD II-Patienten können aufgrund des molekularen Defekts des GDP-Fucose-Transporters unterschieden werden. ER, endoplasmisches Retikulum. [weniger]

Abteilung Vaskuläre Zellbiologie | Projektgruppen

Vascular Glycoimmunology Laboratory

Professor Dr. Martin K. Wild

Glykostrukturen haben großen Einfluss auf physiologische Vorgänge einschließlich Immunreaktionen. Im Mittelpunkt unserer Forschung steht die Rolle der Glykosylierung bei der Immunität, besonders bei Interaktionen von Leukozyten mit dem vaskulären Endothel.

Die Identifizierung und Charakterisierung von angeborenen Glykosylierungsstörungen (CDG) ist ein weiterer Fokus unserer Forschung. Zur Zeit analysieren wir neuartige humane Defekte der Sialylierung. Wir sind gerne bereit, Leukozyten-Proben von Patienten zu analysieren, um CDGs zu charakterisieren. (Wir bitten dabei um vorherige Kontaktaufnahme, siehe obige E-Mail-Adresse).

Leukozyten-Migration und Selektine

Immunreaktionen sind entscheidend von der Fähigkeit der beteiligten Leukozyten abhängig, an die „Orte“ von Infektion (entzündete Gewebe) und Fremdantigen-Präsentation (sekundäre lymphatische Gewebe) zu gelangen. Hierzu besitzen die Leukozyten Oberflächen-Rezeptoren, die es ihnen ermöglichen, insbesondere mit den Endothelzellen der Blutgefäße in Kontakt zu kommen. Erst dieser Kontakt ermöglicht eine örtlich und zeitlich gesteuerte Leukozyten-Auswanderung aus dem Blut.

Abbildung 1 zeigt, dass die Auswanderung von Leukozyten in der Regel mit einem Rollen der Zellen auf aktiviertem Endothel (in entzündeten Geweben) bzw. auf hochendothelialen Venolen (in sekundären lymphatischen Organen) beginnt. Diese transienten Interaktionen werden von den Selektinen vermittelt, Ahäsionsmolekülen, die als Lektine Zucker-haltige Proteine oder Lipide erkennen.

Drei Selektine sind bekannt: das Endothel-spezifische E-Selektin, das auf Plättchen und Endothelzellen exprimierte P-Selektin und schließlich das L-Selektin, das auf Leukozyten zu finden ist.

Erst aufgrund dieses Selektin-vermittelten Rollens sind die Leukozyten dann in der Lage, mit Hilfe von Rezeptoren Chemokine auf der Oberfläche des Endothels zu perzipieren. Dies führt zur Aktivierung von Integrinen, einer anderen Klasse von Adhäsionsmolekülen auf Leukozyten, die eine feste Adhäsion der Zellen an das Endothel zur Folge hat. Schließlich erfolgt die Transmigration der Leukozyten durch das Endothel in das darunterliegende Gewebe.

Wir beschäftigen uns insbesondere mit dem ersten Schritt der inAbbildung 1 gezeigten „Adhäsionskaskade“, der Selektin-abhängigen Leukozyten-Adhäsion. Die Selektine binden an Glykostrukturen, die die Zucker Fucose und Sialinsäure(Neuraminsäure) enthalten. Die Prototyp-Struktur, die von Selektinen erkannt wird, ist das in Abbildung 2 dargestellte Tetrasaccharid Sialyl-Lewis X (sLex).

Leukozyten-Adhäsions-Defizienz II

Ein Defekt in der Biosynthese sLex-artiger Glykostrukturen führt dazu, dass die Selektin-vermittelte Adhäsion nicht stattfinden kann. Die Auswanderung von Leukozyten ist in diesem Fall gestört. Die humane Leukozyten-Adhäsions-Defizienz II (LAD II) ist ein derartiger Glykosylierungsdefekt. In LAD II bleiben Fucosylierungsreaktionen praktisch gänzlich aus. Die Folge ist nicht nur eine Immundefizienz aufgrund der fehlenden Selektin-Adhäsion (Abb. 3), sondern auch Neutrophilie, geistige Retardierung, motorische Defekte und stark verzögertes Wachstum (Wild et al., 2002). Als erblicher Glykosylierungsdefekt wird diese Erkrankung auch als „Congenital Disorder of Glycosylation-IIc (CDG-IIc)“ bezeichnet.

Vor einigen Jahren wurde am Universitätsklinikum Münster der damals weltweit dritte LAD II-Patient gefunden. Prof. Thorsten Marquardt und Dr. Kerstin Lühn konnten an diesem Patienten zum ersten Mal zeigen, dass die orale Gabe von L-Fucose die Neutrophilie und den Immundefekt dieser Erkrankung vollständig aufzuheben vermag.

Durch Komplementierungseperimente gelang es uns später, dengenetischen Defekt, der zu LAD II führt, zu identifizieren. Wir fanden, dass Mutationen im Gen für den GDP-Fucose-Transporterdes Golgi-Apparates für den Fucosylierungsdefekt verantwortlich sind (Lühn et al., 2001). Zeitgleich kam die Arbeitsgruppe um Christian Körner und Kurt von Figura in Göttingen zu identischen Ergebnissen. Der GDP-Fucose-Transporter transportiert den im Zytoplasma gebildeten aktivierten Zucker GDP-Fucose in den Golgi-Apparat. Dort wird GDP-Fucose als Donor für Fucosylierungsreaktionen benötigt. Alle bisher untersuchten LAD II-Patienten zeigen Mutationen im Gen des GDP-Fucose-Transporters. Der GDP-Fucose-Transporter ist in der Golgi-Membran lokalisiert und besitzt zehn Transmembran-Domänen (Abb. 4).

Durch in vitro-Analysen an allen bekannten defekten GDP-Fucose-Transportern konnten wir inzwischen zeigen, dass die bisher identifizierten LAD II- Patienten in 2 Gruppen eingeteilt werden können (Helmus et al., 2006) (Abb. 5):

A. Patienten mit Austauschen einzelner Aminosäuren im GDP-Fucose-Transporter. Diese Austausche inaktivieren die Transportmoleküle, erlauben aber weiterhin die Expression im Golgi-Kompartiment.

B. Patienten mit Deletionen einer oder mehrerer C-terminaler Transmembran-Domänen im GDP-Fucose-Transporter. Diese Transportmoleküle gelangen nicht in den Golgi, sondern verbleiben im endoplasmatischen Retikulum. Die Transporter sind zusätzlich durch das Fehlen der C-terminalen cytoplasmatischen Domäne funktionell inaktiviert.

Weitere in der Gruppe bearbeitete Themen:

  • CDG-Erkrankungen: Identifizierung und Charakterisierung humaner Glykosylierungsdefizienzen Molekulare Charakterisierung des GDP-Fucose-Transporters
  • Charakterisierung von Lektin-Lektinliganden-Interaktionen
  • Inhibitoren von Selektin-Selektinliganden-Interaktionen
  • Funktion von von-Willebrand-Faktor bei der Leukozyten-Migration

Publikationen

* geteilte Autorenschaft

Hogrebe M., Y. Murakami, M. Wild, M. Ahlmann, S. Biskup, K. Hörtnagel, M. Grüneberg, J. Reunert, T. Linden, T. Kinoshita, and T. Marquardt. 2016. A novel mutation in PIGW causes glycosylphosphatidylinositol deficiency without hyperphosphatasia. Am. J. Med. Genet. A. 170:3319.

Sreeramkumar V., M. Leiva, A. Stadtmann, C. Pitaval, I. Ortega-Rodriguez, M.K. Wild, B. Lee, A. Zarbock, and A. Hidalgo. 2013. Coordinated and unique functions of the E-selectin ligand ESL-1 during inflammatory and hematopoietic recruitment in mice. Blood. Oct 8th.

Lühn K. and M.K. Wild. 2012. Human deficiencies of fucosylation and sialylation affecting selectin ligands. Semin. Immunopathol. 34:383.

Jones C., J. Denecke, R. Sträter, T. Stölting, Y. Schunicht, D. Zeuschner, J. Klumperman, D.J. Lefeber, O. Spelten, A. Zarbock, S. Kelm, K. Strenge, S.M. Haslam, K. Lühn, D. Stahl, L. Gentile, T. Schreiter, P. Hilgard, A.G. Beck-Sickinger, T. Marquardt*, and M.K. Wild*. 2011. A novel type of macrothrombocytopenia associated with a defect in alpha2,3-sialylation. Am. J. Pathol. 179:1969."

Petri B.*, A. Broermann*, H. Li, A.G. Khandoga, A. Zarbock, F. Krombach, T. Goerge, S.W. Schneider, C. Jones, B. Nieswandt, M.K. Wild*, D. Vestweber*. 2010. Von Willebrand factor promotes leukocyte extravasation. Blood 116:4712.

Varga G, N. Nippe, S. Balkow, T. Peters, M.K. Wild, S. Seeliger, S. Beissert, M. Krummen , J. Roth, C. Sunderkötter, S. Grabbe. 2010. LFA-1 contributes to signal I of T-cell activation and to the production of T(h)1 cytokines. J. Invest Dermatol. 130:1005.

Floer M., M. Götte, M.K. Wild, J. Heidemann, E.S. Gassar, W. Domschke, L. Kiesel, A. Luegering, T. Kucharzik. 2010. Enoxaparin improves the course of dextran sodium sulfate-induced colitis in syndecan-1-deficient mice. Am. J. Pathol. 176:146.

Tanne A., B. Ma, F. Boudou, L. Tailleux, H. Botella, E. Badell, F. Levillain, M.E. Taylor, K. Drickamer, J. Nigou, K.M. Dobos, G. Puzo, D. Vestweber, M.K. Wild, M. Marcinko, P. Sobieszczuk, L. Stewart, D. Lebus, B. Gicquel, O. Neyrolles. 2009. A murine DC-SIGN homologue contributes to early host defense against Mycobacterium tuberculosis. J. Exp. Med. 206:2205.

Karabi Masouleh, B., G.B. Ten Dam, M.K. Wild, R. Seelige, J. van der Vlag, A.L. Rops, F.G. Echtermeyer, D. Vestweber, T.H. van Kuppevelt, L. Kiesel, M. Götte. 2009. Role of the heparan sulfate proteoglycan syndecan-1 (CD138) in delayed-type hypersensitivity. J. Immunol. 182:4985.

Baumann, K., D. Kowalczyk, T. Gutjahr, M. Pieczyk, C. Jones, M.K. Wild, D. Vestweber and H. Kunz. 2009. Sulfated and non-sulfated glycopeptide recognition domains of P-selectin glycoprotein ligand-1 and their binding to P- und E-selectin. Angewandte Chemie International Edition 48:3174.

Yakubenia, S. *, D. Frommhold*, D. Schölch, C. C. Hellbusch, C. Körner, B. Petri, C. Jones, U. Ipe, M. G. Bixel, R. Krempien, M. Sperandio*, and M. K. Wild*. 2008. Leukocyte trafficking in a mouse model for Leukocyte Adhesion Deficiency II / Congenital Disorder of Glycosylation IIc. Blood 112:1472.

Vestweber, D., and M. K. Wild. 2008. A new player in lymphocyte homing. Nature Immunol. 9:347.

Milstein O., S.Y. Tseng, T. Starr, J. Llodra, A. Nans, M. Liu, M.K. Wild, P.A. van der Merwe, D.L. Stokes, Y. Reisner, M.L. Dustin. 2008. Nanoscale increases in CD2-CD48-mediated intermembrane spacing decrease adhesion and reorganize the immunological synapse. J. Biol. Chem. 283:34414

Urzainqui, A., G. Martínez Del Hoyo, A. Lamana, H. de la Fuente, O. Barreiro, I. M.Olazabal, P. Martin, M. K. Wild, D. Vestweber, R. González-Amaro, and F. Sánchez-Madrid. 2007. Functional role of P-selectin glycoprotein ligand 1/P-selectin interaction in the generation of tolerogenic dendritic cells. J. Immunol. 179:7457.

Döring, A., M. Wild, D. Vestweber, U. Deutsch, and B. Engelhardt. 2007. E- and P-selectin are not required for the development of experimental autoimmune encephalomyelitis in C57BL/6 and SJL Mice. J. Immunol., 179:8470.

Hidalgo, A., A. J. Pereid, M. K. Wild, D. Vestweber, and P. S. Frenette. 2007. Complete identification of E-selectin ligand activity on neutrophils reveals a dynamic interplay and distinct functions of PSGL-1, ESL-1 and CD44. Immunity, 26:477.

Filser C., D. Kowalczyk, C. Jones, M. K. Wild, U. Ipe, D. Vestweber, and H. Kunz. 2007. Synthetic glycopeptides from the E-selectin ligand-1 with varied Sialyl Lewisx structure as cell-adhesion inhibitors of E-selectin. Angewandte Chemie International Edition 46:2108.

Hellbusch CC, M. Sperandio, D. Frommhold, S. Yakubenia, M. K. Wild, D. Popovici, D. Vestweber, H. J. Grone, K. von Figura, T. Lübke, and C. Körner. 2007. Golgi GDP-fucose transporter-deficient mice mimic congenital disorder of glycosylation IIc/Leukocyte adhesion deficiency II. J Biol Chem. 282:10762.

Varga, G., S. Balkow, M. K. Wild, A. Stadtbaeumer, M. Krummen, T. Rothoeft, T. Higuchi, S. Beissert, K. Wethmar, K. Scharffetter-Kochanek, D. Vestweber, and S. Grabbe. 2007. Active Mac-1 (CD11b/CD18) on DC is inhibitory for full T cell activation. Blood 109:661.

Vanhoutte, D., M. Schellings, M. Götte, V. Herias, M. K. Wild, D. Vestweber, M.A. Stepp, F. Van de Werf, P. Carmeliet, Y.M. Pinto, S. Heymanns. 2007. Increased syndecan-1 protects against cardiac dilation and dysfunction after myocardial infarction. Circulation 115:475.

Wethmar, K.*, Y. Helmus*, K. Lühn, C. Jones, A. Laskowska, G. Varga, S. Grabbe, R. Lyck, B. Engelhardt, M. G. Bixel, S. Butz, K. Loser, S. Beissert, U. Ipe, D. Vestweber, and M. K. Wild. 2006. Migration of immature dendritic cells across resting endothelium is mediated by ICAM-2 but independent of b2-integrins and murine DC-SIGN homologs. Eur. J. Immunol. 36:2781.

Yakubenia, S., and M. K. Wild. 2006. Leukocyte Adhesion Deficiency II: Advances and open questions. FEBS J. 273:4390.

Helmus, Y.*, J. Denecke*, S. Yakubenia, P. Robinson, K. Lühn, D. L. Watson, P. J. McGrogan, D. Vestweber, T. Marquardt, and M. K. Wild. 2006. Leukocyte adhesion deficiency II patients with a dual defect of the GDP-fucose transporter. Blood 107:3959.

Henschke, S., N. N. Pawlowski, M. K. Wild, A. J. Kroesen, M. Zeitz, and J. C. Hoffmann. 2006. Lamina propria T cell activation: role of costimulatory molecule CD2 and its cytoplasmic tail for the regulation of proliferation and apoptosis. Int. J. Colorectal Disease 21:321.

Engelhardt, B., B. Kempe, S. Merfeld-Clauss, M. Laschinger, B. Furie, M. K. Wild, and D. Vestweber. 2005. P-Selectin Glycoprotein Ligand 1 Is Not Required for the Development of Experimental Autoimmune Encephalomyelitis in SJL and C57BL/6 Mice. J. Immunol. 175:1267.

Ashikov, A., F. Routier, J. Fuhlrott, Y. Helmus, M. Wild, R. Gerardy-Schahn, and H. Bakker. 2005. The human solute carrier gene SLC35B4 encodes a bifunctional nucleotide sugar transporter with specificity for UDP-xylose and UDP-N-acetylglucosamine. J. Biol. Chem. 280:27230.

Vestweber, D., K. Lühn, T. Marquardt, and M. Wild. 2004. The role of fucosylation in leukocyte adhesion deficiency II. Ernst Schering Research Foundation Workshop:53.

Lühn, K.*, A. Laskowska*, J. Pielage, C. Klämbt, U. Ipe, D. Vestweber, and M. K. Wild. 2004. Identification and molecular cloning of a functional GDP-fucose transporter in Drosophila melanogaster. Exp. Cell Res. 301:242.

Schwarz, A., A. Maeda, M. K. Wild, K. Kernebeck, N. Gross, Y. Aragane, S. Beissert, D. Vestweber, and T. Schwarz. 2004. Ultraviolet radiation-induced regulatory T cells not only inhibit the induction but can suppress the effector phase of contact hypersensitivity. Journal of Immunology 172:1036.

Wild, M. K., K. Lühn, T. Marquardt, and D. Vestweber. 2002. Leukocyte adhesion deficiency II: therapy and genetic defect. Cells Tissues Organs172:161.

Huang, M. C., A. Laskowska, D. Vestweber, and M. K. Wild. 2002. The alpha (1,3)-fucosyltransferase Fuc-TIV, but not Fuc-TVII, generates sialyl Lewis X-like epitopes preferentially on glycolipids. Journal of Biological Chemistry 277:47786.

Pendl, G. G., C. Robert, M. Steinert, R. Thanos, R. Eytner, E. Borges, M. K. Wild, J. B. Lowe, R. C. Fuhlbrigge, T. S. Kupper, D. Vestweber, and S. Grabbe. 2002. Immature mouse dendritic cells enter inflamed tissue, a process that requires E- and P-selectin, but not P-selectin glycoprotein ligand 1. Blood 99:946.

Thatte, A., S. Ficarro, K. R. Snapp, M. K. Wild, D. Vestweber, D. F. Hunt, and K. F. Ley. 2002. Binding of function-blocking mAbs to mouse and human P-selectin glycoprotein ligand-1 peptides with and without tyrosine sulfation. Journal of Leukocyte Biology 72:470.

Lühn, K.*, M. K. Wild*, M. Eckhardt, R. Gerardy-Schahn, and D. Vestweber. 2001. The gene defective in leukocyte adhesion deficiency II encodes a putative GDP-fucose transporter. Nature Genetics28:69.

Rösch, M., H. Herzner, W. Dippold, M. Wild, D. Vestweber, and H. Kunz. 2001. Synthetic Inhibitors of Cell Adhesion: A Glycopeptide from E-Selectin Ligand 1 (ESL-1) with the Arabino Sialyl Lewis(x) Structure. Angewandte Chemie International Edition 40:3836.

Wild, M. K., M. C. Huang, U. Schulze-Horsel, P. A. van der Merwe, and D. Vestweber. 2001. Affinity, kinetics, and thermodynamics of E-selectin binding to E-selectin ligand-1. Journal of Biological Chemistry 276:31602.

Wild, M. K., A. Cambiaggi, M. H. Brown, E. A. Davies, H. Ohno, T. Saito, and P. A. van der Merwe. 1999. Dependence of T cell antigen recognition on the dimensions of an accessory receptor-ligand complex. Journal of Experimental Medicine 190:31.

Wild, M. K.*, W. Strittmatter*, S. Matzku, B. Schraven, and S. C. Meuer. 1999. Tumor therapy with bispecific antibody: the targeting and triggering steps can be separated employing a CD2-based strategy. Journal of Immunology 163:2064.

Davis, S. J., S. Ikemizu, M. K. Wild, and P. A. van der Merwe. 1998. CD2 and the nature of protein interactions mediating cell-cell recognition. Immunological Reviews 163:217.

Wild, M. K., A. M. Verhagen, S. C. Meuer, and B. Schraven. 1997. The receptor function of CD2 in human CD2 transgenic mice is based on highly conserved associations with signal transduction molecules. Cellular Immunology 180:168.

Verhagen, A. M., B. Schraven, M. Wild, R. Wallich, and S. C. Meuer. 1996. Differential interaction of the CD2 extracellular and intracellular domains with the tyrosine phosphatase CD45 and the zeta chain of the TCR/CD3/zeta complex. European Journal of Immunology 26:2841.

Wesselborg, S., U. Prüfer, M. Wild, B. Schraven, S. C. Meuer, and D. Kabelitz. 1993. Triggering via the alternative CD2 pathway induces apoptosis in activated human T lymphocytes. European Journal of Immunology 23:2707.

Schraven, B., M. Wild, H. Kirchgessner, B. Siebert, R. Wallich, S. Henning, Y. Samstag, and S. C. Meuer. 1993. Alterations of CD2 association with T cell receptor signaling molecules in "CD2 unresponsive" human T lymphocytes. European Journal of Immunology 23:119.

 
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