Funktionelle Bedeutung eines Einzelnukleotid-Polymorphismus im Gen der endothelialen Stickstoffmonoxid-Synthase

• Antragsteller: Professor Markus Hecker, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Anatomie und Physiologie ; Kardiologie, Angiologie ; Rheumatologie
• Förderung: Förderung von 2016 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 321001878

Ein Einzelnukleotid-Polymorphismus (SNP) im Promotor des endothelialen Stickstoffmonoxid (NO)-Synthase (NOS3) Gens (T-786C, rs2070744) beeinträchtigt die Reaktion von Endothelzellen (EC) mit CC-Genotyp auf Schubspannung oder das prototypische Anti-Typ 1 T-Helfer (Th1)-Zell-Zytokin Interleukin-10. Homozygotie für das C-Allel (bei ca. 12% der Kaukasier) ist ein starker Prädiktor für koronare Herzkrankheit, Polymyalgia rheumatica oder rheumatoide Arthritis. In einem vorherigen DFG-geförderten Projekt identifizierten wir einen Kompensationsmechanismus unter Beteiligung der manganabhängigen Superoxiddismutase, der die Bioverfügbarkeit von EC-produziertem NO mit aufrechterhält. Mit der schubspannungsbedingt erhöhten Freisetzung von 15-Desoxy-delta12,14-Prostaglandin J2 (15d-PGJ2) durch CC-, aber nicht TT-Genotyp ECs haben wir einen weiteren Kompensationsmechanismus charakterisiert, der nicht nur die anti-inflammatorische Eigenschaft von CC-Genotyp ECs unterstützen, sondern auch ein neuer genereller Abwehrmechanismus gegen chronische Entzündungen sein könnte. Außerdem legen seitdem gewonnene Daten eine epigenetische Kontrolle der NOS3 Expression durch eine in zumindest zwei Aspekten zwischen CC- und TT-Genotyp-ECs abweichende Chromatin-Dynamik nahe.In diesem Neuantrag planen wir (i) zu zeigen, dass die STAT3-geleitete Rekrutierung der Histon-Acetyltransferase p300/CBP und/oder Histon-Lysin-N-Methyltransferase SETD7 zum CpG-Dinukleotid an Position -786 im NOS3-Gen (CC-Genotyp) und der Grad der damit assoziierten Histon H3-Acetylierung und/oder Methylierung den distalen NOS3 Promotor z. B. für STAT3 unterschiedlich zugänglich macht. Alternativ könnte p300/CBP als eine Art Gerüst die Bindung von z. B. STAT3 an sein cis-aktives Element in Position -850 bis -842 koordinieren, was die trans-Aktivierung des NOS3-Gens ermöglicht und/oder beschleunigt. Zudem planen wir, (ii) Knock-in-Mäuse mit dem menschlichen C- bzw. T-Typ NOS3-Promotor auf einem krankheitsanfälligen genetischen Hintergrund zu erzeugen um zu prüfen, ob ein vorhandener T-786C SNP des menschlichen NOS3-Gens die Entstehung von Arteriosklerose und/oder Arthritis in diesen Tieren fördert. Grund für diesen komplexen experimentellen Ansatz ist, dass anstelle des 5'-GGC (T->C) GG-3'-Motivs beim Menschen der murine Nos3-Promotor ein 5'-GGCCAT-3' Motiv enthält, so dass das vermutete kritische CpG-Dinukleotid nicht gebildet werden kann. Schließlich planen wir, (iii) in einem in vitro-Modell zur Simulation der Schubspannungsbedingungen an Prädilektionsstellen für Arteriosklerose zu erhärten, dass der T-786C SNP des menschlichen NOS3-Gens die Th1 bzw. Th17 Zellen-Endothelzellen-Interaktion über 15d-PGJ2 differentiell beeinflusst. Zudem werden wir unsere Analyse der 15d-PGJ2-Plasmaspiegel auf Patienten mit rheumatoider Arthritis ausdehnen, um nachzuweisen, dass dieses Prostanoid sowohl ein Marker als auch ein entscheidender Bestandteil eines neuartigen anti-inflammatorischen Abwehrmechanismus ist.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen