Strukturelle und funktionelle Charakterisierung der MIF/Chemokinrezeptor-Achse bei Atherosklerose und Myokardinfarkt

• Antragsteller: Professor Dr. Jürgen Bernhagen
• Fachliche Zuordnung: Kardiologie, Angiologie
• Förderung: Förderung von 2007 bis 2014
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 29385330

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) ist ein pleiotropes inflammatorisches Zytokin und t/psfream-Mediator der angeborenen Immunität. Pathophysiologisch verstärkt MIF akute und chronische Entzündungsprozesse. MIF ist in fortgeschrittenen atherosklerotischen Läsionen überexprimiert und hat eine wichtige funktionale Rolle bei der akzelerierten und nativen Atherosklerose. Wir konnten zeigen, dass MIF dabei als chemokine-like function (CLF)-Chemokin füngiert und als non cognate-Ligand an die Chemokinrezeptoren CXCR2 und CXCR4 sowie an CD74, die Membranform der invarianten Kette li, bindet. Die MIF/CXCR2 (Monozyten und Neutrophile)- und MIF/CXCR4 (T-Zellen)-Achsen vermitteln Leukozytenrekrutierung in die atherogene Gefäßwand. Bei diesem Prozess scheint auch heteromeren CXCR2/4-CD74-Rezeptorkomplexen eine Rolle zuzukommen. Das Ligandenspektrum vieler Chemokinrezeptoren ist redundant und umfasst auch non cognate-Chemokinliganden. CXCR2 ist ein „promisker CXC+ Rezeptor mit, neben CXCL8 und MIF, derzeit 6 weiteren bekannten Liganden. Auch für CXCR4 sind außer CXCL12 weitere Liganden bekannt. CD74 interagiert außer mit MIF mit der H. pylori Urease B. Das Aktivitätsspektrum von MIF unterscheidet sich andererseits signifikant von dem der cognate-Liganden. Wir postulieren somit, dass sich bei molekularer Kenntnis der MIF-Rezeptor-/ nte/faces potenziell MIF-spezifische Interventionsmöglichkeiten eröffnen. Im Mittelpunkt des Projektes soll daher eine umfassende Struktur-Aktivitätsanalyse der Bindungs-/nterfaces stehen. MIF-seitig konnten wir in den Vorarbeiten mit dem 3D-Pseudo-ELR-Motiv D44-X-R11 und einem N-/oop-analogen Motiv bereits Bindungsregionen identifizieren, deren pathophysiologische Relevanz es nun in Mausmodellen der atherogenen Leukozytenrekrutierung und Atherosklerose zu untermauern gilt. Rezeptorseitig scheinen bei CXCR2 vor allem der N-Terminus sowie die extrazellulären loops 1 und 2 (EL1/2) in die MIF-Bindung involviert zu sein. Es ist dagegen noch unklar, welche CD74-Domäne und welche CXCR4-Regionen für die Interaktion mit MIF verantwortlich sind und inwiefern heterooligomere Rezeptorkomplexe die Bindungs-/nterfaces beeinflussen. Insgesamt sollen die MIF/CXCR2, MIF/CXCR4 und MIF/CD74-/nterfaces durch den Einsatz von Punkt-/Deletionsmutanten, Peptiden und Rezeptorchimären sowie genetisch oder funktional rezeptordefizienten Zellsystemen mittels biochemischer, biophysikalischer und zellbiologischer Interaktionsstudien, auch im Vergleich zu den cogrnate-Liganden und CXCR7, molekular charakterisiert werden. Identifizierte candidate regions werden in Arrest- und Rekrutierungsstudien in vitro, ex vivo und in vivo in Mausmodellen der akzelerierten und nativen Atherosklerose auf ihre pathophysiologische Rolle untersucht. Während bei der Atherosklerose eine atherogen-additive Wirkung der MIF/Rezeptor-Achsen vermutet wird, soll in Mausmodellen des Myokardinfarktes der Hypothese einer myokardial-leukozytären Dichotomie für MIF/CXCR2 und MIF/CD74 nachgegangen werden. Insgesamt wollen wir in der zweiten Förderperiode die molekular-strukturellen Grundlagen der Wechselwirkung zwischen MIF und seinen Rezeptoren CXCR2, CXCR4 und CD74 im Kontext atherogener Prozesse klären und die dichotome Rolle der MIF/Rezeptorachsen beim Myokardinfarkt verstehen.

• DFG-Verfahren: Forschungsgruppen
• Teilprojekt zu: FOR 809: Chemokine und Adhäsionsmoleküle in der kardiovaskulären Pathogenese
• Beteiligte Person: Privatdozentin Dr. Elisa Liehn