Identifizierung und Charakterisierung einer bisher unbekannten humanen Oxygenase, welche die Bildung von 15(R)-HETE und 17(R)-HDHA in Tumorzellen und neutrophilen Granulozyten katalysiert

• Antragstellerin: Dr. Astrid Kahnt
• Fachliche Zuordnung: Pharmazie
• Förderung: Förderung seit 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 535161404

Die Lipidmediatoren 15-Hydroxyeicosatetraensäure (HETE) und 17-Hydroxydocosahexaensäure (HDHA) kontrollieren eine Reihe von physiologischen und pathophysiologischen Prozessen im Menschen, darunter die Auslösung und Auflösung von Entzündungsreaktionen, sowie die Zellproliferation und -differenzierung. Diese monohydroxylierten Arachidonsäure (ARA)- bzw. Docosahexaensäure (DHA)-Derivate werden in erster Linie von aktivierten Leukozyten wie Makrophagen und Granulozyten gebildet, aber auch von einigen soliden Tumoren ist bekannt, dass sie erhebliche Mengen dieser Oxylipine produzieren. Die Bildung von monohydroxylierten Oxylipinen ist ein enzymgesteuerter Prozess, bei dem Sauerstoff durch verschiedene Oxygenasen stereospezifisch in bestimmte Positionen mehrfach ungesättigter Fettsäuren eingebaut wird. Die Bildung von 15-HETE/17-HDHA übernehmen im Menschen vorrangig die beiden 15-LO-Isoenzyme 15-LO-1 und 15-LO-2. Sie bauen hierbei den Sauerstoff stets in S-Konfiguration in Position 15 der ARA bzw. Position 17 der DHA ein. Zusätzlich zu den beiden 15-LOs können auch die Cyclooxygenase-1 (COX-1), die Aspirin-acetylierte Cyclooxygenase-2 (COX-2) und bestimmte Cytochrom-P450 (CYP450)-Isoenzyme geringe Mengen 15-HETE/17-HDHA bilden. Hier liegt der Sauerstoff jedoch vorranging in R-Konfiguration im Molekül vor. In der Literatur gibt es Hinweise darauf, dass der Mensch eine weitere, bisher unbekannte, Oxygenase besitzt die an der Bildung von 15-HETE und 17-HDHA beteiligt ist. In der Tat zeigen unsere jüngsten Daten, dass verschiedene menschliche Krebszelllinien sowie neutrophile Granulozyten erhebliche Mengen an 15-HETE und 17-HDHA freisetzen, obwohl sie keine der bekannten 15-LOs exprimieren. Eine genauere Untersuchung ergab, dass die freigesetzte 15-HETE zu großen Teilen R-konfiguriert ist und weder COX- noch CYP450-Isoenzyme an der Bildung beteiligt sind. Eine unspezifische Oxidation konnte ebenfalls ausgeschlossen werden. Unsere Daten weisen daher eindeutig auf die Existenz eines bisher unbekannten Enzyms hin, welches die Bildung von 15(R)-HETE aus ARA bzw. 17(R)-HDHA aus DHA katalysiert. Angesichts der Bedeutung von 15-HETE und 17-HDHA für zahlreiche physiologische und pathophysiologische Prozesse zielt dieses Projekt darauf ab, die unbekannte Oxygenase zu identifizieren und systematisch zu charakterisieren. Darüber hinaus soll das identifizierte Enzym rekombinant exprimiert und gereinigt sowie ein geeignetes Assaysystem etabliert werden, um mit Hilfe einer Fettsäuremimetika-Bibliothek Inhibitoren zu entwickeln. Darüber hinaus soll die Expression des Enzyms in menschlichen Leukozytensubpopulationen und Kolonkarzinomzelllinien untersucht und die Folgen eines Knock-outs der neuen Oxygenase auf die Funktion von Tumorzellen und Neutrophilen erforscht werden. Mit der Etablierung dieses neuen Lipidmediatorbiosynthesewegs im Menschen und der Entwicklung von Inhibitoren ergibt sich ein neuer Angriffspunkt zur Behandlung von Entzündungskrankheiten und Krebs.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Dr. Andreas Reuter; Dr. Dominique Thomas