Cytosolic and mitochondrial Calcium-independent phospholipase A2 (VIA and VIB iPLA2): Non-canonical iPLA2 functions in calcium regulation und mitochondrial functionality as mediator for neuroprotection

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Reiser
• Fachliche Zuordnung: Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
• Förderung: Förderung von 2013 bis 2017
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 236346012

Bei Hirnpathologien, wie Schlaganfall, Trauma und Entzündung, wird neuronaler Zelltod durch oxidativen Stress, Störung der Ca2+-Homöostase und mitochondriale Dysfunktion ausgelöst. Diese pathologischen Bedingungen führen auch zur Aktivierung der Gruppe VI Ca2+-unabhängigen PLA2 (iPLA2), welche die Hauptisoformen VIA und VIB hat. Wir postulieren, dass nicht-kanonische Funktionen der iPLA2 einzigartig wichtig für neurodegenerative Prozesse sind. Nicht-kanonische Funktionen der iPLA2 sind solche, die außerhalb der klassischen Housekeeping-Funktion der Phospholipidhomöostase liegen. Unsere Ergebnisse und Analyse der Literatur zeigen, dass nicht-kanonische Funktionen der VIA und VIB iPLA2 ein Schlüsselpunkt für pathologische Zustände im ZNS sind, welche auf oxidativem Stress, Excitotoxizität und mitochondrialer Dysfunktion beruhen. Wir untersuchen diese Hypothese im Projekt. Teil 1 bearbeitet die grundlegenden biochemischen Mechanismen nicht-kanonischer iPLA2-Funktionen, nämlich die Rolle der spezifischen VIA und VIB-Isoformen bei Regulation der Ca2+-Homöostase und der mitochondrialen Funktion in Gehirnzellen. Wir verwenden selektive pharmakologische Inhibitoren und molekularbiologische Methoden, um die beteiligten Isoformen zu identifizieren. Teil 2 analysiert, wie iPLA2 die Mitochondrien und die Ca2+-Funktionen in verschiedenen Krankheitsmodellen mit oxidativem Stress stabilisieren kann, wobei wir auf Modell für Schlaganfall und Glutamat-Exzitotoxizität fokussieren. Dies soll neuroprotektive Mechanismen, welche auf iPLA2-Kontrolle aufbauen, im Hippocampus Neuronen/Astrozyten und organotypischen Hippocampusschnittkulturen identifizieren. Das Ziel ist, iPLA2 (VIA und VIB) als neuartige molekulare Zielstruktur zu etablieren, um Gehirnzellfunktionen bei oxidativem Stress und mitochondrialer Dysfunktion zu verbessern. Andererseits ist die vererbte neurodegenerative humane infantile neuroaxonale Dystrophie (INAD) mit genetisch definierten Defiziten der VIA iPLA2 verbunden. Daher untersuchen als nächstes die molekularen Konsequenzen des chronischen iPLA2 - Defizits in zwei Mausmodellen der humanen INAD. Wir verwenden die VIA iPLA2-hypomorphe Maus und die Maus mit einer inaktiven VIA iPLA2-Mutante G373R. Diese helfen, die molekulare Basis der INAD-Pathologie mit VIA iPLA2-Fehlregulation zu klären. Daraus sollen sich mögliche neuroprotektive Mechanismen vorgeschlagen lassen. Wir werden die INAD-abhängigen Veränderung von Ca2+-Regulation, mitochondrialer Funktionen und Beteiligung von oxidativem Stress untersuchen. Darüber hinaus ermöglichen die beiden Mausmutanten die Frage zu klären, ob zwischen den nicht kanonischen Funktionen der iPLA2 und ihrer Phospholipase-aktivität eine direkte Verbindung besteht. Insgesamt liefert das Projekt grundlegende Erkenntnisse zur Rolle der iPLA2-Isoformen bei Regulation mitochondrialer Funktionen, ROS-Generation, und zellulärer Ca2+-Homöostase und damit neuropathologisch/neurodegenerativer Prozesse.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Beteiligte Person: Dr. Mikhail Strokin