Mechanismen der differentiellen Funktion von HIF-1 und HIF-2 in humanen Nierentubuluszellen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Dieses Projekt wurde angestoßen durch die Beobachtung, dass Hypoxie-induzierbare Transkriptionsfaktoren (HIF) für die Homöostase von renalen Tubuluszellen eine entscheidende Rolle spielen. Ihre kurzfristige Aktivierung schützt die Zellen vor toxischen oder ischämischen Insulten. Allerdings kann eine permanente Aktivierung im Menschen z.B. im Rahmen des genetischen oder epigenetischen Verlustes von funktionellem von Hippel- Lindau Protein (VHL) zur Entstehung des Nierenzellkarzinoms, das aus den Tubuluszellen entstammt, beitragen. Vor dem Hintergrund der pharmakologischen Entwicklung von Stabilisatoren der HIF zur Erythropoetininduktion (sog. PHD Inhibitoren) in der Behandlung von chronisch nierenkranken Patienten erschien es deshalb sinnvoll, die Grundlagen der hypoxischen, HIF-stimulierten Genantwort in diesen Zellen zu erforschen. Erfahrung in den neuesten Methoden der DNA-Sequenzierung sowie die Möglichkeit humane, primäre Tubuluszellen in unserem Labor zu kultivieren, trugen maßgeblich zur Durchführung und zum Erfolg dieses Vorhabens bei. Wir haben in der Förderperiode Versuche an ca. 40 verschiedenen Primärkulturen von humanen Tubuluszellen durchgeführt. Genomweite Analysen zu offenem Chromatin (FAIRE- seq), zur HIF-DNA Bindung (HIF ChIP-seq) sowie zur transkriptionellen Aktivierung unter Hypoxie (RNA-seq) wurden an Proben von drei Individuen durchgeführt. Parallel haben wir neue, bereits in klinische Studien eingesetzte HIF-Stabilisatoren an den Zellen ausgetestet. Unsere Ergebnisse haben bisher zur Veröffentlichung einer Reihe von Publikationen geführt, die wichtige Einsichten liefern: a) In die Rolle von HIF-vermittelter Genregulation in renalen, humanen Tubuluszellen, b) in die zelltypspezifische genetische und epigenetische Regulation des HIF-Systems in Tubuluszellen, c) in die funktionelle Rolle von GWAS-identifizierten DNA-Polymorphismen für die hypoxische Genregulation im Nierenzellkarzinom und d) in die generelle Herangehensweise an die Aufarbeitung solcher Polymorphismen im Rahmen von Krankheiten. Weitere Arbeiten, die sich mit der Rolle von sog. nicht-kodierenden RNA Spezies bzw. von weiteren Polymorphismen in den Tubuluszellen beschäftigen, werden derzeit durchgeführt. Weiterhin haben wir Erkenntnisse gewonnen, die als Grundlage zukünftiger Forschung auf diesem Gebiet dienen werden. Unsere genomweiten epigenetischen Daten sollen zudem in Zusammenhang mit genetischen Polymorphismen gestellt werden, die die Nierenfunktion z.B. im Rahmen eines chronischen Nierenversagens beeinflussen.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Hypoxia and hypoxia-inducible factors in myeloid cell-driven host defense and tissue homeostasis. Immunobiology 2015; 220: 305-314
Jantsch J and Schödel J
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Genetic variation at the 8q24.21 renal cancer susceptibility locus affects HIF-binding to a MYC enhancer. Nat Commun 2016; 7:13183
Grampp S, Platt JL, Lauer V, Salama R, Kranz F, Neumann VK, Wach S, Stöhr C, Hartmann A, Eckardt K, Ratcliffe PJ, Mole DR, Schödel J
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Hypoxia, Hypoxia-inducible Transcription Factors, and Renal Cancer. Eur Urol 2016; 69(4): 646-657
Schödel, J., S. Grampp, E. R. Maher, H. Moch, P. J. Ratcliffe, P. Russo and D. R. Mole
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P2Y2R is a direct target of HIF-1α and mediates secretion-dependent cyst growth of renal cyst-forming epithelial cells. Purinergic Signal 2016; 12(4):687-695
Kraus A, Grampp S, Goppelt-Struebe M, Schreiber R, Kunzelmann K, Peters D, Leipziger J, Willam C, Schödel J, Eckardt K, Buchholz B
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Multiple renal cancer susceptibility polymorphisms modulate the HIF pathway. PLoS Genet 2017;13(7):e1006872
Grampp S, Schmid V, Salama R, Lauer V, Kranz F, Platt JL, Smythies J, Choudhry H, Goppelt-Struebe M, Ratcliffe PJ, Mole DR, Schödel J
