MDCK-MRP2 - Dkfz

Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
mechanismen von Th1-Zellen beschrieben, welche direkt
Th2-Zellen negativ regulieren. Kürzlich haben wir gezeigt,
daß IFN-γ, das wichtigste Th1-Zytokin, in primären humanen
T-Zellen direkt die IL-4-Produktion herunterregulieren
kann.
Der IFN-γ-Effekt wird durch die Induktion von IRF-1 und
IRF-2 in humanen T-Lymphozyten vermittelt, welche an
drei IRF-Bindestellen im IL-4-Promotor binden. Wir zeigen,
daß IRF-2 sowie auch IRF-1 (bekannt als Transaktivator
von IFN und IFN-induzierbaren Genen) als Repressorgen
der IL-4-Promotor-Aktivität und damit als Antagonist der
IL-4-Transkription wirken.
IL-4, das wichtigste Th2-Zytokin, spielt auch eine entscheidende
Rolle in der Entwicklung allergischer Entzündungen
durch Induktion von IgE ‚isotype switching’ und verstärkte
IgE-Rezeptor-Expression. Kürzlich haben wir zwei wichtige
IL-4-Promotor-Elemente identifiziert, welche nach T-
Zell-Stimulation mit den Proteinen der AP-1- und NF-κB-
Familie interagieren. Wir haben gezeigt, daß Vitamin E, ein
natürlich vorkommendes effektives, fettlösliches Anti-Oxidans,
IL-4-Expression auf der Ebene von mRNA und Protein
unterdrückt, indem es die Bindung von Transkriptionsfaktoren
an die zwei wichtigen NF-κB- und AP-1-Bindestellen
im IL-4-Promoter verhindert. Unsere Studien zeigen
einen molekularen Mechanismus, der die weitreichende Rolle
von Vitamin E in der Vermeidung von IL-4-vermittelten
allergischen Erkrankungen unterstützt. Zusätzlich zeigen
wir, daß das entzündungshemmende Sesquiterpen-Lactone
Parthenolid aus Mutterkraut (Tanacetum parthenium) und
vielen mexikanischen Heilpflanzen die IL-4-Expression durch
Blockierung der NF-κB-Aktivität unterdrückt. Desweiteren
demonstriert unsere Studie die wichtige Rolle von NF-κB
in der IL-4-Gen-Aktivierung und zeigt das Potential zur Behandlung
von IL-4-vermittelten allergischen Entzündungen
durch die Modulation der NF-κB-Aktivität.
Publikationen: (* = externer Koautor)
[1] Elser, B., Lohoff, M., Kock, S., Giaisi, M., Kirchhoff, S.,
Krammer, P.H. and Li-Weber, M. (2002) IFN−γ Represses IL-4 Expression
via IRF-1 and IRF-2. Immunity, 17:703-712.
[2] Li-Weber, M., Giaisi, M., Treiber, M. K., and Krammer, P.H.
(2002) Vitamin E Inhibits Interleukin-4 Gene Expression in Peripheral
Blood T Cells. European Journal of Immunology, 32:2401-
2408.
[3] Li-Weber, M., Giaisi, M., and Krammer, P.H. (2002) The
Anti-inflammatory Sesquiterpene Lactone Parthenolide Suppresses
Interleukin-4 Gene Expression in Peripheral Blood T Cells.
European Journal of Immunology, 32:3587-3597.
[4] Li-Weber, M., Krammer, P.H. (2003) Regulation of IL-4 Gene
Expression by T Cells and Therapeutic Perspectives. Nature Reviews
Immunology, 3:534-543.
Apoptose und CD95-Signalwege
I. Lavrik, A. Golks, A. Krueger, S. Baumann, S. Fas,
P.H. Krammer.
Mit CD95 wurde 1989 zum ersten Mal ein Zelloberflächenrezeptor
beschrieben, der in der Lage ist, Apoptose
auszulösen. CD95 ist ein differentiell glykosyliertes Typ I-
Transmembranprotein mit einer molekularen Masse von 42
- 52 kDa, das in den meisten Säugetiergeweben exprimiert
wird [Trauth, B.C., et al. (1989). Science 245:301-305.].
CD95 gehört zur NGF-/TNF-Rezeptorfamilie. Charakteristisch
für diese Familie sind zwei bis sechs extrazelluläre
cysteinreiche Domänen. Die biologischen Effekte, die von
den Rezeptoren dieser Familie vermittelt werden, sind sehr
Abteilung D030
Immungenetik
unterschiedlich: Sie umfassen so verschiedene Prozesse wie
Differenzierung, Proliferation, Aktivierung oder Apoptose.
Eine Subfamilie der NGF-/TNF Superfamilie bilden die sogenannten
Todesrezeptoren. Diese zeichnen sich dadurch
aus, daß sie Apoptose auslösen. Strukturell wichtig für die
Auslösung von Apoptose ist eine ungefähr 80 Aminosäuren
lange intrazelluläre Domäne, die als Todesdomäne
(engl.: death domain, DD) bezeichnet wird. Diese Domäne
zeigt eine hohe Homologie bei allen Todesrezeptoren.
Die Aggregation der Todesdomänen von CD95 ist für die
Übermittlung des apoptotischen Signals essentiell. Da der
intrazelluläre Teil von CD95 selbst keinerlei enzymatische
Funktion aufweist, muss das Signal durch rezeptorassoziierte
Moleküle übertragen werden. Die Identifizierung von Proteinen,
die stimulationsabhängig nur an kreuzvernetztes
CD95 binden, hat dieses Konzept bestätigt. So konnte
gezeigt werden, daß verschiedene Proteine nur an stimulierte
CD95 Rezeptoren binden. Der Komplex zwischen
aktivierten CD95 Rezeptoren und den assoziierten Signalmolekülen
wurde Tod-induzierender Signalkomplex genannt
(death-inducing signaling complex, DISC).
Die Bildung des DISC ist wie die Signaltransduktion von
intakten Todesdomänen abhängig. Damit war eine erste
Korrelation zwischen der Bildung des DISC und der Übertragung
des apoptotischen Signals gegeben. Zunächst
werden die Adapter FADD/MORT-1 in den DISC rekrutiert.
Dies passiert durch homologe Interaktion der Todesdomäne
(death domain, DD) von FADD mit den DD von trimerisierten
CD95-Rezeptoren. FADD hat aber auch noch eine sogenannte
Todeseffektordomäne (death effector domain,
DED). Damit attrahiert es Procaspase 8 (ein Eiweiß spaltendes
Enzym; vide infra) in den DISC. Dies geschieht wieder
durch homologe Interaktion mit der DED von Procaspase
8. Dieses Proenzym (Zymogen) wird nun autokatalytisch
gespalten und am DISC in aktives Enzym, die Caspase 8,
überführt. Aktive Caspase 8 spaltet und aktiviert dann
weitere Caspasen (Effektorcaspasen), die schließlich
zelluläre Substrate spalten. Die Spaltung dieser zellulären
Substrate bestimmt das morphologische und biochemische
Bild der Apoptose.
Zusammenfassend gibt es also mehrere Apoptosesignalwege
mit folgenden Signalschritten: 1. Einen Signalweg
mit Todesrezeptoraktivierung, DISC Bildung, Caspasenkaskade
und Spaltung zellulärer Substrate (in Typ I Zellen),
2. einen Signalweg mit „wenig“ DISC Bildung, einer
Signalamplifikation über BID (gespalten) aktivierte Mitochondrien,
der Bildung eines Apoptosoms und folgender
Effektorcaspasenaktivierung (in Typ II Zellen) und 3. einen
bisher noch nicht geklärten Signalweg, bei dem AIF
aus den Mitochondrien freigesetzt wird, das Caspasen unabhängig
wirkt. Die Aufklärung der Signalwege und die
Charakterisierung der bei ihnen wichtigen molekularen
Interaktionsmechanismen hat Konsequenzen für die Erklärung
der Pathogenese vieler Erkrankungen. Darüber hinaus
stehen uns nun Moleküle aus den Signalwegen zur
Verfügung, die das Ziel therapeutischer Interaktionen sein
können. Die mathematiche Modellierung der CD95-Signalübertragung
erlaubt die Signalwege weiter zu charakterisieren
und den Apoptose-Schwellen Mechanismus zu erklären.
Die Existenz von zwei verschiedenen CD95-Signalwegen,
ist vermutlich auf die Bildung eines alternativen DISC komplex
in Typ II-Zellen zurückzuführen. Mit 2D-Gelelektrophorese
haben wir unterschiedliche Proteine im DISC
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
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