Teilprojekt 08

 

Konsequenzen chronischer Hypoxie und HIF-1/HIF-2 fĂŒr die Funktion und PlastizitĂ€t von Makrophagen sowie Tumorzellen



Leitung:

Prof. Dr. Bernhard BrĂŒne
Institut fĂŒr Biochemie I
Goethe-UniversitÀt, Frankfurt am Main

Fachgebiet:

Biochemie, EntzĂŒndung, Pathobiochemie

Zusammenfassung:

Ziel des Projekts war, es initial zu verstehen, wie 2-Oxoglutarat-abhĂ€ngige Prolyhydroxylasen durch reaktive Sauerstoffspezies (ROS) bzw. Stickstoffmonoxid reguliert werden, um biologische Konsequenzen fĂŒr die Hypoxie-induzierbaren Faktoren HIF-1α und HIF-2α, aber auch epigenetische Regulationsmechanismen ĂŒber Jumonji-Histon-Demethylasen (JHDM) abzuleiten. DiesbezĂŒglich wollten wir erforschen, welche genomweiten HIF-Bindungsstellen in Makrophagen existieren, wie die Stabilisierung von HIF-1 bzw. HIF-2 in Makrophagen deren Verhalten im Tumorkontext beeinflusst und welche funktionellen VerĂ€nderungen von chronischer im Vergleich zur akuten Hypoxie hervorgerufen werden. Im Projekt war es möglich, unsere Hypothesen und Überlegungen weitgehend zu verifizieren, bzw. zu bestĂ€tigen. Die Stabilisierung der HIF-α-Untereinheiten durch ROS bzw. NO unterstĂŒtzt die Bedeutung HIF-1/HIF-2-vermittelter Signale unter Normoxie, u.a. in aktivierten Makrophagen. Durch ChIP-Seq-Analysen gelang erstmals der Nachweis genomweiter Bindungsstellen fĂŒr HIF-1α bzw. HIF-2α in Makrophagen und einem daraus resultierendem VerstĂ€ndnis distinkter HIF-1/HIF-2-Bindungscharakteristika und möglicher Zielgensteuerung. Neue Erkenntnisse bezĂŒglich einer Genaktivierung durch kanonische, aber auch nicht-kanonische Signale ergaben sich durch die BerĂŒcksichtigung akuter vs. chronischer hypoxischer Episoden. Neben einer von uns erarbeiteten Definition fĂŒr chronischen Hypoxie belegen die Daten, dass Mitochondrien die EffektivitĂ€t ihrer Elektronentransportkette durch eine verĂ€nderte Komplex I-Assemblierung unter chronischer Hypoxie reduzieren, um dadurch die mitochondriale ROS-Bildung zu erniedrigen. Eine Konsequenz ist die damit einhergehende metabolische Anpassung und erhöhte Verstoffwechselung von FettsĂ€uren gegenĂŒber Glukose. Noch nicht abgeschlossene Untersuchungen mittels SLAM-Seq zeigen, dass unter Hypoxie die de novo mRNA-Synthese vieler, an der Cholesterinbiosynthese beteiligten Enzyme, reguliert ist. Dieser gĂ€nzlich neue Befund könnte, so unsere Hypothese, fĂŒr die immun-regulatorischen Funktionen von Makrophagen unter Sauerstoffmangel relevant sein und zu den vielfĂ€ltigen Antworten hypoxischer Makrophagen beitragen.

Links:

Institut fĂŒr Biochemie I (http://www.pathobiochemie1.de)