PML- und Smyd1-abhängige Regulationsmechanismen und Effekte bei inflammatorischen Reaktionen vaskulärer Endothelzellen

• Antragstellerin: Dr. Janine Berkholz
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie
• Förderung: Förderung seit 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 418689898

Endothelzellen (ECs) kleiden als einzellige Schicht das Lumen aller Blut- und Lymphgefäße aus. Funktionsverluste des Endothels können chronisch wie bei Arteriosklerose an bestimmten Gefäßabschnitten oder wie bei Diabetes mellitus auftreten. Sie können aber auch akut z.B. im Rahmen einer Sepsis generalisiert oder bei einem Ischämie-Reperfusions-Syndrom in einzelnen Organen vorkommen. In diesen an sich sehr unterschiedlichen Situationen tragen inflammatorische Stimuli, die auf das vaskuläre Endothel einwirken, entscheidend zum Funktionsverlust der betroffenen Blutgefäße bei. Das übergeordnete Ziel des beantragten Projekts besteht darin, die Bedeutung von Smyd1 und PML für Inflammationsreaktionen in vaskulären Endothelzellen (ECs) zu untersuchen. Es soll dabei die Hypothese validiert werden, dass Smyd1 und PML (bzw. PML-Kernkörperchen) koordinativ an der Perzeption von inflammatorischen Stimuli beteiligt sind, um dann Entzündungsreaktionen in ECs zu provozieren. Smyd1 ist ein Transkriptionsfaktor, der auch die Trimethylierung des Histonproteins 3 am Lysin 4 (H3K4me3) katalysieren kann. PML ist Hauptbestandteil von hochdynamischen Multiproteinkomplexen namens PML-Kernkörperchen, die im Zellkern zusammen- und auseinandergebaut werden und dort u.a. die SUMOylierung von Proteinen bewirken. Während der ersten Förderperiode haben wir gezeigt, dass Smyd1 und PML in ECs miteinander in PML-Kernkörperchen interagieren und gegenseitig ihre Aktivitäten als Signalmoleküle steuern können. Die Interaktion der beiden Proteine war regulierbar durch Lipopolysaccharide oder die Entzündungsmediatoren TNF-α und Interferon-γ und beeinflusste die Produktion und Sekretion von IL-6 aus den ECs. Das Smyd1-PML-Modul bietet daher u.a. einen neuen Ansatz zur Erklärung des Aufeinanderfolgens von „Zytokinsturm“ und „compensatory anti-inflammatory response syndrome“ im Verlauf einer Sepsis oder anderen Inflammationssituationen. Bei der Weiterführung des Projekts geht es darum, die Beteiligung des Smyd1-PML-Moduls an inflammatorischen Reaktionen in ECs systematisch zu untersuchen. Inflammatorische Reaktionen sollen in Zellkulturen experimentell entweder durch Exotoxine, Entzündungsmediatoren, Hyperglykämie, pathologischen Strömungsbedingungen oder Hypoxie ausgelöst werden, um daraufhin den Aktivierungsgrad des Smyd1-PML-Moduls zu bestimmen (Smyd1-abhängige Histonmodifikationen und Rekrutierung von HDACs; durch PML-Kernkörperchen gesteuerte SUMOylierung von Proteinen). Ausserdem wollen wir den Einfluss von Smyd1 und PML auf entzündungsrelevante Endothelzellfunktionen (Freisetzung inflammatorischer Zytokine, PD1-PDL1-Achse, Inflammasomaktivierung, Hämostaseregulation und Leukozytenadhäsion) experimentell analysieren, indem wir die Konzentration und/oder die biologische Aktivität von Smyd1 und PML in ECs experimentell variieren. Hierzu sollen auch neue Smyd1-Inhibitoren eingesetzt werden, die wir in der ersten Förderperiode identifiziert haben. Weiterhin soll durch die Entwicklung von komplexen Zellkulturmodellen die Etablierung von translationalen Ansätzen vorbereitet werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen