Teilprojekt 07

 

Schwefelwasserstoff (H2S) als Regulator der Redox-Homöostase in der glomerulären Entzündungsreaktion der Niere



Leitung:

Prof. Dr. Josef Pfeilschifter
Institut fĂĽr Allgemeine Pharmakologie und Toxikologie
Goethe-Universität, Frankfurt am Main

Fachgebiet:

Pharmakologie, Immunpharmakologie

Zusammenfassung:

Redox-Prozesse unter Beteiligung der Redox-Mediatoren ROS, NO und H2S spielen eine wichtige Rolle bei der Initiierung und Ausheilung von glomerulären Entzündungsprozessen der Niere. Die Zielsetzung des Teilprojektes war die Aufklärung der molekularen Mechanismen der Synthese und Wirkung von Redox-Mediatoren auf entzündliche Signalprozesse in glomerulären Zellen sowie geeigneten Tiermodellen. Zur Beginn der Arbeiten wurde der Begriff „thiol-based redox switches“ als gemeinsames Merkmal der Wirkung verschiedener Redox-Mediatoren an Cysteinresten von Proteinen definiert und die durch H2S bewirkte Bildung von Thiol-Persulfiden beschrieben. Wir konnten zeigen, dass das H2S synthetisierende Enzym Cystathionin-γ-Lyase (CSE) durch einen Redox-abhängigen Mechanismus in kultivierten Mesangiumzellen der Ratte sowie in einem Tiermodell für die mesangioproliferative Glomerulonephritis hochreguliert wird. Hierfür verantwortlich ist die Aktivierung des Redox-sensitiven Transkriptionsfaktors Nrf2. Diese Befunde legen nahe, dass das durch die CSE gebildete H2S im entzündlichen Kontext die zellschädigenden Wirkungen von ROS zumindest teilweise antagonisiert. Um die Wirkungen von H2S besser zu verstehen, wurde eine Methode zum Nachweis der H2S induzierten Persulfidbildung an Cysteinen entwickelt. Mit dieser als qPerS-SID bezeichneten Methode wurde neben einer Reihe von anderen Proteinen die Pyruvatkinase M2 (PKM2) als ein durch H2S sulfhydriertes Protein identifiziert. Zudem konnte gezeigt werden, dass die Aktivität der PKM2 durch die Bildung von Persulfiden gehemmt wird. Die weitere Analyse des Redox-Proteoms von Mesangiumzellen ergab, dass sowohl der Wachstumsfaktor PDGF-BB als auch inflammatorische Zytokine durch Bildung von ROS bzw. Peroxynitrit eine über die Bildung von Disulfidbrücken gesteuerte Dimerisierung der regulatorischen Untereinheit der Proteinkinase A (PKARI) induzieren und dies zu einer cAMP unabhängigen Aktivierung der PKA führt. Zusammenfassend konnten während der Laufzeit in vitro neue Redox-abhängige Signalkaskaden aufgezeigt und zum Teil auch in vivo bestätigt werden. Unsere Arbeiten haben insbesondere die Wirkung von H2S auf das Transkriptom und das Proteom von Mesangiumzellen charakterisiert.

Links:

Institut fĂĽr Allgemeine Pharmakologie und Toxikologie (http://www.kgu.de/zpharm/allg/)