Analyse der Struktur-Funktions-Beziehung der Wechselwirkung thrombozytärer Chemokine in der Atherogenese

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Atherosklerose ist durch eine chronisch entzündliche Reaktion der arteriellen Gefäßwand charakterisiert, in der die Rekrutierung mononukleärer Zellen durch Chemokine eine Schlüsselrolle spielt. Chemokine werden z. B. aus aktivierten Thrombozyten freigesetzt und auf entzündlich verändertem Endothel deponiert. Für eine effiziente Wirkung benötigen Chemokine als strukturelle Voraussetzung die Fähigkeit zur Oligomerisierung und Immobilisierung. Jüngste Befunde unterstützen die Vorstellung, dass die Bildung von Chemokin-Heteromeren ein weiteres regulatorisches Prinzip darstellt, das spezifische Wirkungen von Chemokinen verstärkt, andere dagegen abschwächt. Als ein anti-inflammatorischer Ansatz in Gefäßmodellen planen wir in vivo selektiv Chemokin-Heteromere zu blockieren. Ziel dieses interdisziplinären Projektes ist einerseits, in silico die physiologische Bildung von Chemokin-Heteromeren voherzusagen und kovalent gebundene und damit nicht dissoziierende, obligate Chemokin-Heteromere zu generieren. Hierfür werden obligate Heterodimere von CC- und CXC-Chemokinen sowohl mit Hilfe von Computermodellen konzipiert und chemisch synthetisiert als auch im Vergleich mit endogenen Heteromeren durch NMR-Spektroskopie und Kristallographie strukturell verglichen. Die funktionelle Charakterisierung erfolgt in vivo durch die Rekonstitution defizienter Mäuse. Umgekehrt werden zyklische Peptide entwickelt, die die Heteromerbildung verhindern. Wir werden konditionale Knock-out und Knock-in Mäuse von Chemokinmutanten mit Defekten der Oligomerisierung, Heteromerisierung oder Proteoglykanbindung (z. B. für CCL5) oder einer CXCL4 Variante mit vermehrt homöostatischem und weniger pro-inflammatorischem Wirkprofil generieren. Im Modell der Diät-induzierten Atherosklerose werden diese transgenen Mäuse zur Evaluierung der in vivo Relevanz der Heteromere eingesetzt. Im humanen System werden aus Plasmaproben von kardiovaskulären Hochrisikopatienten im Vergleich mit gesunden Kontrollen die Chemokin-Heteromerspiegel bestimmt, um ihre Eignung als klinische Biomarker zu überprüfen.