Funktionsaufklärung von CYR61 und CTGF in mesenchymalen Stammzellen und Lungenendothelzellen DISSERTATION zur Erlangung des naturwissenschaftlichen Doktorgrades der Julius-Maximilians-Universität Würzburg vorgelegt von Roderich Laug aus Halle/S. Würzburg, 2014 Eingereicht bei der Fakultät für Chemie und Pharmazie am Gutachter der schriftlichen Arbeit 1. Gutachter: 2. Gutachter: Prüfer des öffentlichen Promotionskolloquiums 1. Prüfer: 2. Prüfer: 3. Prüfer: Datum des öffentlichen Promotionskolloquiums Doktorurkunde ausgehändigt am 1. Zusammenfassung .......................................................................................................................................... 1 1.1. Summary ................................................................................................................................................. 2 2. Einleitung ....................................................................................................................................................... 4 2.1. CCN-Familie ........................................................................................................................................... 4 2.1.1. Entdeckung ....................................................................................................................................... 4 2.1.2. Struktureller Aufbau ......................................................................................................................... 5 2.1.3. Funktionen der Proteine ................................................................................................................... 6 2.2. CYR61 und CTGF: Mitglieder der CCN-Familie im Fokus ................................................................... 8 2.2.1. CYR61-cysteine rich protein 61 ....................................................................................................... 8 2.2.1.1. CYR61 und die Angiogenese .................................................................................................... 9 2.2.1.2. CYR61 und die Lunge ............................................................................................................. 10 2.2.1.3. CYR61 und das muskuloskelettale System ............................................................................. 10 2.2.2. CTGF-connective tissue growth factor .......................................................................................... 11 2.2.2.1. CTGF und die Lunge ............................................................................................................... 11 2.2.2.2. CTGF und das muskuloskelettale System ............................................................................... 12 2.3. Zellsysteme ............................................................................................................................................ 13 2.3.1. hMSC und das muskuloskelettale System ...................................................................................... 13 2.3.2. HPMEC-ST1.6R Lungenendothelzellen ........................................................................................ 14 2.4. Ziele dieser Arbeit ................................................................................................................................. 15 3. Material und Methoden ................................................................................................................................ 18 3.1. Material ................................................................................................................................................. 18 3.1.1. Verbrauchsmaterial ........................................................................................................................ 18 3.1.2. Geräte ............................................................................................................................................. 19 3.1.3. Chemikalien und Reagenzien ......................................................................................................... 20 3.1.4. Zellkultur ........................................................................................................................................ 22 3.1.5. Bakterienzellen ............................................................................................................................... 22 3.1.6. Antikörper ...................................................................................................................................... 23 3.1.7. cDNA Klon..................................................................................................................................... 23 3.1.8. rekombinante Proteine .................................................................................................................... 23 3.1.9. Lentivirales System ........................................................................................................................ 24 3.1.10. Kits ............................................................................................................................................... 25 3.1.11. Enzyme ......................................................................................................................................... 25 3.1.12. Primer ........................................................................................................................................... 27 3.1.13. Puffer und sonstige Lösungen ...................................................................................................... 30 3.1.14. Software und online Quellen ........................................................................................................ 35 3.2. Methoden ............................................................................................................................................... 36 3.2.1. Zellkultur ........................................................................................................................................ 36 3.2.1.1. Kultivierung von HPMEC-ST1.6R-Zellen .............................................................................. 36 3.2.1.2. Isolierung und Kultivierung von hMSC .................................................................................. 36 3.2.1.3. Kultivierung von HEK293T-Zellen ........................................................................................ 37 3.2.1.4. Kultivierung von EAhy926-Zellen .......................................................................................... 37 3.2.1.5. Kultivierung von SF21-Insektenzellen .................................................................................... 37 3.2.2. Zellbiologische Methoden .............................................................................................................. 38 3.2.2.1. Herunterregulation der Expression von ctgf und cyr61 ........................................................... 38 3.2.2.2. Behandlung mit rekombinanten Proteinen .............................................................................. 39 3.2.2.3. Kryokonservierung eukaryontischer Zellen ............................................................................ 39 3.2.2.4. Zellzahlbestimmung ................................................................................................................ 40 3.2.3. Molekularbiologische Methoden .................................................................................................... 41 3.2.3.1. Reverse Transkriptase Polymerase Kettenreaktion (RT-PCR)................................................ 41 3.2.3.2. RNA-Isolierung aus Zellen...................................................................................................... 41 3.2.3.3. Restriktionsverdau ................................................................................................................... 42 3.2.3.4. Präparationen von Plasmid-DNA ............................................................................................ 42 3.2.3.5. Agarose-Gelelektrophorese ..................................................................................................... 43 3.2.3.6. DNA-Sequenzierung ............................................................................................................... 43 3.2.3.7. Transformation in prokaryontische Zellen .............................................................................. 44 3.2.3.8. Microarray-Analyse ................................................................................................................. 45 3.2.4. Proteinanalytik ................................................................................................................................ 46 3.2.4.1. Proteinisolierung aus Zellen .................................................................................................... 46 3.2.4.2. Proteinbestimmung nach Bradford .......................................................................................... 46 3.2.4.3. SDS-PAGE .............................................................................................................................. 47 3.2.4.4. Westernblot ............................................................................................................................. 48 3.2.4.5. Silbergelfärbung ...................................................................................................................... 49 3.2.5. Klonierung des offenen Leserahmens von CTGF .........................................................................