Bedeutung von Ovarian tumor domain Proteasen für die NF-kB Regulation und Zellüberleben im Helicobacter pylori infizierten Magenepithel

• Antragsteller: Professor Dr. Michael Naumann
• Fachliche Zuordnung: Gastroenterologie
• Förderung: Förderung seit 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 518060957

Der Mikroorganismus Helicobacter pylori ist bei der Hälfte der Weltbevölkerung vorhanden und stellt für einige Menschen einen Risikofaktor für das Auftreten von Magenerkrankungen dar. Die Bakterien besiedeln das Magenepithel und lösen oxidativen Stress aus, der zur Schädigung des polarisierten Epithels und anhaltenden Entzündungen führen kann. Die Entzündung wird vor allem durch die Aktivierung des Transkriptionsfaktors Nuclear factor kappa-B (NF-kB) und die Freisetzung von Chemokinen ausgelöst. Darüber hinaus reguliert NF-kB die Expression von anti-apoptotischen Genen, die das Überleben von Magenkrebszellen begünstigen. Für die Kontrolle des NF-kB-Systems sind Proteinmodifikationen, einschließlich der reversiblen Modifikation durch kovalent konjugierte Mono- oder Polyubiquitin-Ketten bedeutsam. Darüber hinaus wird die Termination der NF-kB Signaltransduktion durch eine Reihe von Faktoren reguliert, insbesondere Deubiquitinylasen (DUBs) aus der Familie der Ovarialtumor-Domänenproteasen (OTU), die Ubiquitin von den Substraten entfernen oder mit der Bindung an Polyubiquitinketten interferieren. Bemerkenswert ist, dass DUBs, die vom menschlichen Genom kodiert werden, bei einer Vielzahl von Krebsarten, einschließlich Magenkrebs, überexprimiert, mutiert oder herunterreguliert sind. Interessanterweise aktivieren H. pylori und andere Gramnegative Bakterien über einen Lipopolysaccharid-Metaboliten, ADP-β-D-Manno-Heptose, auf einzigartige Weise das Tumor-Nekrosefaktor-Rezeptor-assoziierte Faktor (TRAF)-interagierende Protein (TIFA). Hier haben wir den molekularen Mechanismus charakterisiert und gezeigt, dass TIFA eine Doppelfunktion in den durch H. pylori induzierten klassischen und alternativen NF-kB-Signalwegen ausübt. Über die Regulation der NF-kB-Signalübertragung durch (De-)Ubiquitinylierung von Proteinen, ihre Auswirkungen auf die Genexpression (z. B. anti-apoptotische Gene) und die Termination der NF-kB-Antwort bei H. pylori-Infektionen, ist nur wenig bekannt. In diesem Projekt wollen wir das Ausmaß der suppressiven/regulatorischen Kapazität verschiedener OTUs auf die molekulare Dynamik der klassischen und alternativen NF-kB-Regulation und den apoptotischen Zelltod bei einer H. pylori-Infektion entschlüsseln. Unsere einschichtigen 2D-Magenorganoide ermöglichen es, die funktionelle Spezifität der OTUs in primären Zellen zu erforschen. Hier werden wir mittels CRISPR/Cas9-Technologie eine Reihe von Knock-out-Zellen/Organoiden für bestimmte OTUs generieren und auch weitere DUBs in einem DUB-spezifischen CRISPR/Cas9-Screen identifizieren. Schließlich werden wir die Expression von NF-kB-regulierenden OTUs in menschlichen Magenbiopsien untersuchen, um die veränderte Expression mit dem Krankheitsstatus zu korrelieren. Die Entschlüsselung der Rolle von DUB-Enzymen bei der NF-kB Kontrolle, dem Zellüberleben und der Magenpathologie bei einer H. pylori-Infektion wäre ein bedeutender Fortschritt zum Verständnis der Entstehung menschlicher Magenerkrankungen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen