Macrophage Lipid Homeostasis and Inflammatory Signaling

点击翻译按钮获取中文摘要

Project 2: Macrophage Lipid Homeostasis and Inflammatory Signaling  ABSTRACT/SUMMARY  The  objective  of  Project  2  of  this  PPG  is  to  understand  how  cellular  lipid  composition  and  lipid  trafficking  influence  the  inflammatory  function  of  macrophages.  Although  perturbations  in  lipid  homeostasis  are  recognized  to  be  associated  with  inflammation  in  a  number  of  human  diseases,  our  understanding  of  “how”  and  “why”  remains  limited.  Recent  work  has  revealed  that  pro-­inflammatory  signals  reprogram  the  lipid  metabolic  state  of  macrophages.  It  has  also  become  clear  that  perturbations  in  lipid  homeostasis  can  be  sensed  by  the  inflammatory  machinery  of  macrophages  so  as  to  induce  and  to  regulate  inflammatory  responses. Thus, lipid homeostasis and inflammation are interrelated, and perturbations in one affect the other.  In  this  project,  our  PPG  team  will  combine  advanced  analytical  mass  spectrometry–based  approaches  with  genetic  models  of  inflammation,  with  the  goal  of  defining  mechanisms  by  which  inflammation  drives  reprogramming of the lipidome (and vice versa). We will assess the consequences of changing the subcellular  levels of lipids on inflammatory signaling. Specific Aim 1 is to apply advanced analytic techniques to determine  how  pro-­  and  anti-­inflammatory  signals  change  the  subcellular  lipidome  in  macrophages.  We  will  use  mass  spectrometry  approaches,  including  shotgun  lipidomics,  NanoSIMS  imaging,  and  isotope  labeling,  to  understanding  how  pro-­  and  anti-­inflammatory  signals  influence  lipid  localization  and  trafficking  in  macrophages. Specific Aim 2 is to determine the mechanisms by which alterations in cholesterol homeostasis  potentiate the STING signaling pathway. We will pursue our discovery that perturbations in de novo cholesterol  synthesis  change  type  I  IFN  inflammatory  responses  via  STING.  Using  a  combination  of  biochemical  approaches,  confocal  and  NanoSIMS  imaging,  and  chemoproteomics,  we  will  test  the  hypothesis  that  cholesterol  regulates  STING  function  through  direct  binding.  We  will  also  test  whether  disease-­associated  mutations  in  STING  abrogate  the  regulatory  impact  of  cholesterol.  Specific  Aim  3  is  to  determine  the  importance  of  the  STING  signaling  pathway  on  the  development  of  dyslipidemia,  inflammation,  and  atherogenesis in mice. Type I IFNs have been shown to influence the pathogenesis of atherosclerosis, but the  molecular  pathways  underlying  this  sterile  inflammatory  response  have  not  been  elucidated.  We  will  test  the  hypothesis  that  the  cGAS/STING  inflammatory  axis  is  required  to  generate  type  I  IFN  in  the  setting  of  dyslipidemia  and  atherosclerosis.  These  studies  will  define  the  influence  of  the  STING  pathway  on  dyslipidemia,  inflammation,  immune  cell  infiltration,  and  atheroma  development.  It  is  our  expectation  that our  proposed  studies  will  define,  at  a  molecular  level,  why  dysregulation  of  macrophage  lipid  homeostasis  drives  inflammation, and how inflammation influences macrophage cholesterol metabolism in cardiovascular disease.  Our  PPG  team  is  excited  by  our  hypotheses,  and  we  are  positioned,  with  all  of  the  experimental  approaches,  reagents, and expert collaborators, to make rapid progress.