HDAC9-related alterations to NF-κB-signalling in atherogenic inflammation

Campbell-James, Thomas (2025): HDAC9-related alterations to NF-κB-signalling in atherogenic inflammation. Dissertation, LMU München: Medizinische Fakultät

Abstract

Background: Atherosclerosis – the leading cause of morbidity and premature mortality worldwide and a driver of healthcare costs – is a chronic inflammatory arterial disease underlying most primary clinical manifestations of CVD. GWAS have associated elevated HDAC9-expression with LAS and other atherosclerotic complications. It plays a prominent role in driving pro-atherogenic vascular inflammation, atheroprogression and plaque vulnerability. Previous research confirmed HDAC9-dependent p65-phosphorylation at ser468 and ser536, activating NF-κB-signalling. However, the exact link between HDAC9 and NF-κB – including potential for therapeutic targeting – requires further investigation. Methods: To explore interactions between HDAC9 and NF-κB-signalling, along with their mechanistic role and downstream effects, wild type and Hdac9-depleted samples were generated from murine BMDMs, HEK293 cells and HUVECs. Depending on the experimental setup, HDAC9 was knocked down or co-transfected with an NF-κB signalling component. The samples were then employed for protein complex immunoprecipitation, kinase activity assays, TNFα-stimulation or ELISAs. Results: Interactions were identified for HDAC9 with IKKa and IKKb in both HEK293 cells and HUVECs, establishing a crucial link between HDAC9 and pro-atherogenic inflammation. Further, IKKa and IKKb were demonstrated to undergo HDAC9- mediated deacetylation. Heightened HDAC9-mediated kinase activity was revealed for IKKb, enhancing p65-phosphorylation at ser536. HDAC9-depletion in HUVECs did not affect TNFα-stimulated p65-phosphorylation at ser276, diverging from findings for both ser468 and ser536. IKKβ-inhibition significantly reduced Ccl2- secretion in wild type BMDMs, whilst showing no effect in Hdac9-depleted samples, suggesting a non-additive mechanistic overlap between HDAC9 and IKKb. Conclusion: HDAC9 interacts with NF-κB-signalling via IKKa and IKKb, resulting in their deacetylation. HDAC9 enhances IKKb kinase activity, stimulating pro- atherogenic downstream NF-κB-activity. Specific inhibition of HDAC9’s catalytic domain and the identified interactions may offer promising therapeutic strategies in atherosclerosis, heightening selectivity and reducing off-target effects.

Abstract

Hintergrund: Atherosklerose, die weltweit führende Ursache für Morbidität sowie vorzeitige Mortalität und ein Treiber von Gesundheitskosten, ist eine für viele primäre klinische Manifestationen von CVD ursächliche chronisch entzündliche Arterienerkrankung. GWAS assoziierten zuvor erhöhte HDAC9-Expression mit LAS und anderen atherosklerotischen Komplikationen. HDAC9 spielt eine zentrale Rolle bei pro-atherogener vaskulärer Entzündung, Atheroprogression und Plaquevulnerabilität. Frühere Ergebnisse bestätigen eine HDAC9-abhängige Phosphorylierung von p65 an ser468 und ser536, die eine Aktivierung der NF-κB- Signalübertragung zur Folge hat. Der genaue Zusammenhang zwischen HDAC9 und NF-κB, sowie das therapeutische Potenzial, bleiben aber weiterhin unklar. Methoden: Zur Untersuchung von Interaktionen zwischen HDAC9 und NF-κB, sowie deren mechanistische Rolle und nachgeschaltete Folgeeffekte, wurden wildtyp und Hdac9-depletierte Proben aus murinen BMDMs, HEK293-Zellen und HUVECs erzeugt. HDAC9 wurde entweder herunterreguliert oder mit einer Signalkomponente von NF-κB ko-transfiziert. Proben wurden für Protein-Komplex-Immunpräzipitation, Kinase-Aktivitätsassays, TNFα-Stimulation oder ELISAs eingesetzt. Ergebnisse: In HEK293-Zellen und HUVECs wurden Interaktionen für HDAC9 mit IKKα und IKKβ nachgewiesen, die den Zusammenhang zwischen HDAC9 und pro- atherogener Inflammation entscheidend herstellen. IKKα und IKKb wurden in Anwesenheit von HDAC9 deacetyliert. Eine erhöhte HDAC9-vermittelte Kinaseaktivität von IKKβ verstärkte die Phosphorylierung von p65 an ser536. Im Kontrast zu Ergebnissen für ser468 und ser536, beeinflusste die Depletion von HDAC9 in HUVECs die TNFα-stimulierte Phosphorylierung von p65 an ser276 nicht. Hinweisgebend für einen nicht-additiven mechanistischen Overlap von HDAC9 und IKKb, reduzierte die Inhibition von IKKb die Ccl2-Sekretion in wildtyp-BMDMs, während sie in Hdac9-depletierten Proben keine Wirkung zeigte. Fazit: HDAC9 interagiert mit NF-κB via IKKα und IKKb, was zu deren Deacetylierung führt. HDAC9 erhöht die Kinaseaktivität von IKKb und stimuliert pro-atherogene NF-κB-Aktivität. Selektive katalytische Hemmung von HDAC9 und der identifizierten Interaktionen könnte neuartige therapeutische Strategien zur Eindämmung von Atherosklerose ermöglichen und Off-Target-Effekte reduzieren.

• Dokumententyp: Dissertationen (Dissertation, LMU München)
• Keywords: Atherosclerosis, atherogenesis, vascular inflammation, histone deacetylase 9, HDAC9, NF-κB, IKKα, IKKβ, vascular inflammation, pro-inflammatory signalling, post-translational modification, p65 phosphorylation, deacetylation, kinase activity, canonical NF-κB signalling, NF-κB, cardiovascular disease, large artery stroke, plaque vulnerability
• Themengebiete: 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften ; 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 610 Medizin und Gesundheit
• Fakultäten: Medizinische Fakultät
• Sprache der Hochschulschrift: Englisch
• Datum der mündlichen Prüfung: 10. Juli 2025
• 1. Bericht­erstatter:in: Dichgans, Martin