Hypoxie-kontrollierte Steroid- und Fettsäuresynthese mit immunmodulatorischen Konsequenzen in myeloischen Zellen

• Antragsteller: Professor Dr. Bernhard Brüne
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 450517312

Eine Hypoxie-gesteuerte adaptive Antwort erfolgt über kanonische, aber auch nicht-kanonische Signale. Klassische Antwort werden primär über die Sauerstoff-regulierten Transkriptionsfaktoren Hypoxie-induzierbare Faktoren (HIF) gesteuert. Nicht-kanonische Signalmechanismen sind vielfältig und interferieren u.a. direkt mit Sauerstoff-abhängigen Reaktionen. Wir postulieren, dass hierzu auch der Cholesterinmetabolismus zählt. Vorarbeiten mittels SLAM-Seq (thiol-linked alkylation for the metabolic sequencing of RNA) in THP-1 Zellen zeigen die de novo Transkription vieler, an der Cholesterinbiosynthese beteiligten Enzyme. Wir gehen dabei von einer HIF-unabhängigen, Hypoxie-vermittelten Hemmung der Lanosterol Demethylasen als sauerstoffverbrauchenden Cytochrom P450 Enzymen aus. Die resultierenden Veränderungen der Cholesterinintermediate mit Hemmung der Cholesterinsynthese und Akkumulation von Lanosterol sowie Dihydrolanosterol dürften, so unsere Hypothese, über die Aktivierung von SREBP (sterol regulatory element-binding protein) für die transkriptionellen Änderungen verantwortlich sein. Wir sehen hier einen universellen Regulationsmechanismus und möchten verstehen, wie Hypoxie-induzierte Veränderungen einzelner Cholesterinintermediate bzw. -metabolite die biologische Funktion von Monozyten bzw. Makrophagen, als terminal differenzierte bzw. stark proliferierende Zellen, beeinflussen. Durch die Aktivierung von SERBP kommt es, so unsere Vermutung, entweder über veränderte Cholesterinmetabolite oder durch eine direkte SREBP-vermittelte Genaktivierung zu einer gesteigerte Produktion von Typ I Interferon, einer Interferon-stimulierten Gensignatur (ISG) und einer damit einhergehenden, verbesserten anti-tumoralen Kapazität. Die wird in Monozyten/Makrophagen getestet, wobei sich eine Typ I Interferon Gensignatur unter Hypoxie bereits in unserem SLAM-Seq-Ansatz zeigte. Zudem möchten wir klären, ob es unter chronischer Hypoxie zur veränderten Produktion ungesättigter Fettsäuren, ebenfalls über die Aktivierung SREB, kommt. Wir konzentrieren unsere Experimente auf die Expression und Funktion der SCD (Stearinsäure-CoA-Desaturase) und FADS2 (Fettsäuredesaturase 2), die unter Hypoxie verstärkt exprimiert werden. Deren hypoxische Regulation und Funktion für Monozyten/Makrophagen bzgl. Vitalität und biologischer Funktion wird erarbeitet. Ziel des Antrags ist es, die Hypoxie-bedingte Regulation des Sterolmetabolismus mechanistisch zu verstehen und in seiner funktionellen Bedeutung für die Biologie von monozytären Zellen zu untersuchen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen