Enzymatische Regulation der CCL2-Bioaktivität bei neuroinflammatorischen Erkrankungen
Einerseits initiiert N-terminaler proteolytischer CCL2-Abbau durch Dipeptidylpeptidase IV/CD26 (DP4) weitere Proteolyse und den Verlust der biologischen Aktivität von CCL2. Andererseits vermittelt die N-terminale Pyroglutamat-Modifikation von CCL2, die von den Glutaminylzyklasen QC und isoQC katalysiert werden kann, einen Schutz vor proteolytischem Abbau und eine 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 vitro und in vivo beeinflussen.
Wir wollen diese regulierten enzymatischen Prozesse in Knock-out Mäusen für QC, isoQC, DP4 und CCL2 untersuchen. Dabei wird einerseits das Überleben von primären Neuronen dieser Mauslinien in vitro nach ischämischen Bedingungen untersucht. Andererseits wird in vivo in einem inflammatorischen Ischämie-Modell die Aktivierung lokaler Mikroglia sowie die Infiltration peripherer Monozyten in das Infarktgewebe analysiert. Bei den dabei verwendeten knock-out Mäusen für QC, isoQC, DP4 und CCL2 werden zudem funktionelle Parameter wie Infarktgröße und neurologische motorische Defizite quantifiziert. Damit adressiert das 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.
Illustration der Arbeitshypothese. Die QC/isoQC-katalysierte pGlu(pE)-Modifikation von CCL2 schützt vor proteolytischem Abbau und steigert die CCL2-Bioaktivität, was zu gesteigerter Mikroglia/Monozyten-Aktivierung/Infiltration führt. Andererseits katalysiert DP4 die Spaltung und damit Inaktivierung von CCL2 und reduziert somit Aspekte der Neuroinflammation.
Arbeitsgruppe
- Prof. Dr. Steffen Roßner
- Dr. Corinna Höfling
- Dr. Ulrike Zeitschel
- Luise Ulrich
- Sina Burghardt
- Philippa Donkersloot
Partner
- Klinik und Poliklinik für Neurologie (Prof. Dr. D. Michalski)
- Fraunhofer Institut für Zelltherapie und Immunologie, Molekulare Wirkstoffbiochemie und Therapieentwicklung, Halle/S. (Dr. S. Schilling)