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.

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