SFB854 TP2: Rolle der DNA-abhängigen Proteinkinase (DNA-PK) für entzündliche und proliferative Prozesse in der atherosklerotischen Plaque

Atherosklerose ist eine entzündliche und proliferative Gefäßerkrankung, die durch lokale Umweltfaktoren, insbesondere Wachstumsfaktoren und Zytokine, aber auch durch genotoxischen Stress begünstigt wird. Im letzten Förderzeitraum haben wir die DNA-abhängige Proteinkinase (DNA-PK) als ein Enzym identifiziert, das für die Proliferation glatter Muskelzellen in vitro und die Neointimabildung in vivo entscheidend ist. Zudem wurde festgestellt, dass die NF-κB-Essential-Modifier-Untereinheit (IKKγ/NEMO) des NF-κB-Systems durch DNA-PK und die Serin/Threonin-Kinase Glykogensynthasekinase-3b (GSK-3b) phosphoryliert wird. Wir haben festgestellt, dass die NEMO-Phosphorylierung entscheidend für dessen Stabilität und das Auftreten in multivesikulären Körpern ist. Im Gegenzug wurde festgestellt, dass die Integrität dieser Vesikel für die NF-κB-Aktivierung erforderlich ist.

Ziel der nächsten Förderperiode ist es, die unterschiedliche Rolle von DNA-PK und GSK-3b bei der räumlichen (zytosolisch vs. nukleär) und zeitlichen NEMO-Regulation zu klären. Wir werden weiter untersuchen, ob multivesikuläre Körper als Signalosom für die NF-κB-Aktivierung oder die Signalbeendigung fungieren. In diesem Zusammenhang werden wir den intrazellulären Transport, die nukleäre Translokation, Protein-Wechselwirkungen, den Proteinabbau und die posttranslationale Modifikation von NEMO, aber auch anderer Untereinheiten von NF-κB untersuchen. Die in vivo-Relevanz der NEMO-Phosphorylierung wird durch die Erzeugung einer konstitutiven oder, falls dies nicht machbar ist, einer induzierbaren Knock-in-Maus getestet. Diese Mäuse werden charakterisiert und anschließend unter den pathophysiologischen Bedingungen einer induzierten vaskulären proliferativen Erkrankung untersucht.

SFB854 TP2: Role of DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) in inflammatory and proliferative processes in atherosclerotic plaques

Atherosclerosis constitutes an inflammatory and proliferative vascular disease promoted by local milieu factors, in particular growth factors and cytokines, but also genotoxic stress. During the last funding period we have identified DNA-dependent protein kinase (DNA-PK) as an enzyme crucial for smooth muscle cell proliferation in vitro and neointima formation in vivo. As well, the NF-κB Essential Modifier (IKKγ/NEMO) subunit of the NF-κB-system was found phosphorylated by DNA-PK and the serine/threonine kinase glycogen synthase kinase-3b (GSK-3b). We determined that NEMO phosphorylation is critically important for its stability and appearance within multi-vesicular bodies. In turn, the integrity of these vesicles was found required for NF-κB activation.

The aim of the next funding period is to clarify the differential role of DNA-PK and GSK-3b in the spatial (cytosolic vs. nuclear) and temporal NEMO regulation. We will further investigate whether multi-vesicular bodies function as a signalosome for NF-κB activation or signal termination. In this context, we will study intracellular transport, nuclear translocation, protein interactions, protein-degradation and posttranslational modification of NEMO but also other subunits of NF-κB. The in vivo relevance of NEMO phosphorylation will be tested by generation of a constitutive or, if not viable, inducible knock-in mouse. These mice will be characterized and then studied under the pathophysiological condition of vascular proliferative disease induction.