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Dr. Melika Sarem erhält Arthur-Lüttringhaus Preis für beste Doktorarbeit

Für Ihre Doktorarbeit mit dem Titel: "Role of intrinsically disordered phosphoprotein secondary structure in bone biomineralization and impact of biomimetic apatite on endochondral ossification" wurde Dr. Melika Sarem von der Arbeitsgruppe Prof. Prasad Shastri mit dem Arthut-Lüttringhaus Preis ausgezeichnet.

In dieser Doktorarbeit wurde eine biomimetische 3D-Plattform entwickelt, welche die Organisation von Makromolekülen in der zur Knochenmineralisierung notwendigen Mikroumgebung simuliert. Damit wurde der Einfluss der Sekundärstruktur von Phosphoproteinen auf die Formierung von knochenähnlichem Apatit untersucht. Außerdem wurde der Einfl uss dieses biomimetischen Apatits auf die Bildung von Knochengewebe durch humane mesenchymale Stammzellen studiert.

Ein grundlegendes Verständnis der Vorgänge bei Knochenbiomineralisation und Skelettentwicklung ist beispielsweise für die Entwicklung von Knochenreparatur- und Regenerationstherapie von großer Bedeutung. In dieser Dissertation wurde der Einfl uss der Sekundärstruktur intrinsisch ungeordneter Phosphoproteine aviären bzw. Säugetierursprungs auf die Bildung biomimetischen, knochenähnlichen Apatits untersucht. Es wurde überprüft, welchen Einfl uss dieses biomimetische Apatit darauf hat und welcher Signalweg die Bildung von Knochengewebe durch humane mesenchymale Stammzellen (hMSCs) anregt. Bei der Auswertung pH-abhängiger Circulardichroismus-Spektren durch Anpassung eines Henderson-Hasselbalch-Modells ergab sich, dass die ungeordnete Sekundärstruktur mit niedrigem PII-Helixgehalt die Adsorption von Calciumionen besonders begünstigt, was zur Ausbildung von biomimetischem Apatit mit allen physikochemischen Eigenschaften der Knochenmineralphase führt. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass die knochenähnliche Mikroumgebung die chondrogene Differenzierung von hMSCs vollständig hemmt. Durch die Kombination eines Affymetrix- Microarrays mit einer Western-Blot-Analyse wurde ein Mechanismus identifi ziert, der unter Überstimulation von CaSR temporär zu einer massiven Herunterregulierung von PTH1R führt. Zusätzlich ergab sich in in-vivo-Studien im ektopischen Modell in Gegenwart von biomimetischem Apatit eine vollständige Blockade des endochondralen Ossifi kationswegs, sodass die Bildung von Knochen ausschließlich über intramembranöse Ossifikation erfolgte.

Vollständige Publikation

 

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Institut für Makromolekulare Chemie und BIOSS Centre
for Biological Signalling Studies

Stefan-Meier-Str. 31

79104 Freiburg