Enzymatische Regulation der Bioaktivität von CCL2 bei neuroinflammatorischen Prozessen

• Antragsteller: Professor Dr. Steffen Roßner; Professor Dr. Stephan Schilling
• Fachliche Zuordnung: Experimentelle Modelle zum Verständnis von Erkrankungen des Nervensystems ; Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen ; Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 396290965

Das geplante Forschungsvorhaben fokussiert auf neuroinflammatorische Wirkungen, die vom C-C-Motiv Chemokin CCL2 vermittelt werden. Unsere Arbeitshypothese geht davon aus, dass die biologische Aktivität von CCL2 durch enzymkatalysierte post-translationale Modifikationen reguliert wird. Einerseits initiiert N-terminaler proteolytischer CCL2-Abbau durch Dipeptidylpeptidase IV/CD26 (DP4) weitere Proteolyse und den Verlust der biologischen Aktivität von CCL2. Andererseits führt die N-terminale Pyroglutamat-Modifikation von CCL2, die von den Glutaminylzyklasen QC und isoQC katalysiert werden kann, zum Schutz vor proteolytischem Abbau und zur Steigerung der biologischen Wirkung.Wir betrachten somit das Tandem der Enzyme QC/isoQC und DP4 als wichtige pro- und anti-inflammatorische Kontrollpunkte für die Modulation der Neuroinflammation, da sie spezifisch die biologische Aktivität von CCL2 regulieren und damit die funktionellen Konsequenzen neuroinflammatorischer Prozesse in vivo beeinflussen. Wir wollen diese regulierten enzymatischen Prozesse bei Schädigungen des Gehirns veranschaulichen, indem folgende Untersuchungen durchgeführt werden: (i) die Regulation der Proteinexpression und Enzymaktivität von QC/isoQC und DP4 und die Bildung von stabilisierten und degradierten CCL2-Varianten im Gehirn sowie die Aktivierung lokaler Mikroglia und Infiltration peripherer Monozyten in einem inflammatorischen Ischämie-Modell der Maus, (ii) die Konsequenzen des Fehlens von QC/isoQC, DP4 und CCL2 durch knock-out im Ischämie-Modell der Maus auf die oben genannten und funktionelle Parameter wie Infarktgröße und neurologische motorische Defizite, (iii) die Mechanismen und Kinetik der Rekrutierung von Mikroglia und Monozyten durch modifizierte CCL2-Varianten. Dies beinhaltet Untersuchungen zur CCL2-Bindung an seinen primären Rezeptor CCR2, der von Monozyten und Makrophagen exprimiert wird, die Aktivierung der intrazellulären ERK1/2 Signalkaskade und Chemotaxis. Damit adressiert das beantragte Forschungsvorhaben einen wichtigen Aspekt der endogenen Modulation der Neuroinflammation durch enzymkatalysierte Prozesse, die auch bei einer Vielzahl neurologischer und neurodegenerativer Erkrankungen eine Rolle spielen können. Die zu erwartenden Ergebnisse können Anhaltspunkte für eine mögliche Anwendung derzeit bereits in der Klinik verwendeter Enzym-Inhibitoren bei neuroinflammatorischen Prozessen liefern.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen