Role of sphingosine kinase and sphingolipids in phagosome biology relevant for pathogenic mycobacteria infection in macrophages

• Antragsteller: Professor Gareth Griffiths, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2009
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 37702489

Sphingosinkinase wandelt Sphingosine (Sph) in Sphingosine-1-Phosphat (S1P) um. Diese Kinaseaktivität fungiert als zellulärer Schalter, da Sphingosine und Sphingosine-1- Phosphat oft gegensätzliche Effekte auf Zellen haben. Sphingosine fördert beispielsweise Apoptose, während Sphingosine-1-Phosphat anti apoptotisch wirkt. Wir konnten zeigen, dass Sphingosinkinase-Aktivität in den Membranen von Phagosomen zu finden ist. In diesem System inhibiert Sphingosine die Assemblierung von Aktinfilamenten; S1P aktiviert diese. In Makrophagen führt S1P zu einer effektiveren Abtötung von intraphagosomalen Mykobakterien, einem proinflammatorischen Geschehen, welches mit Aktin assoziiert ist, während Sph antiinflammatorisch wirkt und das Wachstum der Mykobakterien fördert. Die Fähigkeit vom Mykobakterium tuberkulosis die Reifung seines Phagosoms durch Fusion mit Lysosomen zu inhibieren, konnte mit der Fähigkeit in Verbindung gebracht werden, die Ativität der Sphingosinkinase zu inhibieren. Das Ziel dieser Arbeit ist daher, die Sphingosinkinase in Phagosomen im Detail zu charakterisieren. Dies wird ermöglicht durch den Einsatz von GFP-Sphingosinkinase-Konstrukten sowie durch siRNAi-Ansätze zum selektiven Entfernen von Sphingosinkinase und seinen direkt assoziierten Interaktionspartnern. Die Assemblierung von Aktin an Phagosomen ist abhängig von Ezrin sowie P1(4,5)P2 und wird durch Phospholipase D (PLD) reguliert. Sph-Kinase bindet direkt an PLD. Aus der Literatur ist ersichtlich, dass PLD seinerseits mit G-Aktin interagiert, wodurch sie inhibiert wird, oder mit F-Aktin interagieren kann, welche stimulatorisch ist. Indirekt bindet Sph-Kinase auch Proteinkinase A, welche zusammen mit cAMP-Phagosomen Aktin-Assemblierung inhibiert. All diese Funktionen wurden nie zusammen in einem System studiert. Insolierte Phagosomen sowie Phagosomen in Makrophagen sind attraktive Systeme, um die Rolle von Sphingolipiden in einem definerten Membranprozess die Aktin-Assemblierung zu studieren. Sphingosinkinase ist bei der Tötung von Mykobakterien in infizierten Zellen involviert. Manipulation von Sphingosinkianse könnte daher als therapeutische Option gegen diese Pathogene eingesetzt werden.

• DFG-Verfahren: Schwerpunktprogramme
• Teilprojekt zu: SPP 1267: Sphingolipids - Signal and Disease