Enzymatische Regulation der Bioaktivität von CCL2 bei neuroinflammatorischen Prozessen
Molekulare Biologie und Physiologie von Nerven- und Gliazellen
Molekulare und zelluläre Neurologie und Neuropathologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In dem durchgeführten Forschungsvorhaben wurden neuroinflammatorische Wirkungen, die vom C-C-Motiv Chemokin CCL2 vermittelt werden, untersucht. Unsere Arbeitshypothese ging davon aus, dass die biologische Aktivität von CCL2 durch enzymkatalysierte post-translationale Modifikationen reguliert wird. Einerseits war ein N-terminaler proteolytischer CCL2-Abbau durch Dipeptidylpeptidase IV/CD26 (DP4) beschrieben, der weitere Proteolyse und den Verlust der biologischen Aktivität von CCL2 zur Folge hat. 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 betrachteten somit das Tandem der Enzyme QC/isoQC einerseits und DP4 andererseits 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 können. Wir haben diese regulierten enzymatischen Prozesse bei Schädigungen des Gehirns veranschaulicht, indem folgende Untersuchungen durchgeführt wurden: (i) die Regulation der Proteinexpression von QC/isoQC und DP4 und die Bildung von CCL2 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 und DP4 durch knock-out im Ischämie-Modell der Maus auf die oben genannten und funktionellen Parameter wie Infarktgröße und neurologische Defizite, (iii) die Mechanismen und Kinetik der Rekrutierung von Mikroglia und Monozyten durch CCL2. Die Ergebnisse zeigten insbesondere (zu i): Die reduzierte DP4-Immunreaktivität im Infarktgebiet sowie eine spezifische Hochregulation der QC, nicht aber des Schwesterenzyms isoQC, im Infarktgebiet, die mit gesteigerter Menge von CCL2 einherging, und von der Aktivierung von Mikroglia und der Infiltration peripherer, MHC-II-positiver Immunzellen in das Infarktgebiet charakterisiert war. (zu ii): Das Fehlen der Enzyme QC, isoQC einerseits und DP4 andererseits in knock-out Mäusen hatte nicht die postulierten gegensätzlichen Effekte auf CCL2 und funktionelle Parameter. Allerdings war im Infarktgebiet von QC-KO und isoQC-KO Mäusen die Menge von CCL2 nur halb so hoch wie in Wildtyp-Mäusen und die Anzahl der aktivierten Mikroglia und infiltrierten MHC-II-positiven Zellen ebenfalls geringer als in Wildtyp Mäusen. Wir schlussfolgern daraus, (iii) dass die zugrundeliegenden Mechanismen der Regulation der CCL2-Bioaktivität vielfältiger sind als zunächst angenommen. Allerdings zeigen sich deutliche Effekte verringerter QC/isoQC-Aktivität auf die Menge von CCL2 und die zelluläre Immunantwort.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Tricellulin, α-Catenin and Microfibrillar-Associated Protein 5 Exhibit Concomitantly Altered Immunosignals along with Vascular, Extracellular and Cytoskeletal Elements after Experimental Focal Cerebral Ischemia. International Journal of Molecular Sciences, 24(15), 11893.
Höfling, Corinna; Roßner, Steffen; Flachmeyer, Bianca; Krueger, Martin; Härtig, Wolfgang & Michalski, Dominik
