MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
von Typ I- und Typ II-Zellen gefunden. Weiter versuchen
wir diese neuen DISC-Proteine durch Massen-Spektrometrie
zu identifizieren.
Publikationen: (* = externer Koautor)
[1] Baumann S, Krueger A, Kirchhoff S, Krammer PH. (2002).
Regulation of T cell apoptosis during the immune response. Curr.
Mol.Med. 2, 257-272.
Bentele, M., Lavrik, I., Ulrich, M., Stosser, S., Kalthoff, H.,
Krammer, P.H. , Eils, R. (2004). Mathematical Modeling reveals
threshold behavior of CD95-induced Apoptosis. Submitted
[2] Krueger, A., Fas, S.C., Baumann, S., Krammer, P.H. (2003).
The role of CD95 in the regulation of peripheral T-cell apoptosis.
Immunol. Rev. 193, 58-69.
[3] Lavrik, I., Krueger, A., Shmitz, I., Baumann, S., Weyd, H.,
Kirchhoff, S. Krammer, P.H. et al. (2003). The active caspase-8
heterotetramer is formed at the CD95 DISC. Cell Death Differ
10(1): 144-145.
[4] Schmitz I, Krueger A, Baumann S, Schulze-Bergkamen H,
Krammer PH, Kirchhoff S. (2003). An IL-2-dependent switch between
CD95 signaling pathways sensitizes primary human T cells
toward CD95-mediated activation-induced cell death. J.Immunol.
171, 2930-2936.
[5] Peter, M. E. and P. H. Krammer (2003). The CD95(APO-1/Fas)
DISC and beyond. Cell Death Differ 10 (1): 26-35.
Oxidative Signale und molekulare Mechanismen
der T-Zellrezeptor vermittelten Apoptose
K. Gülow, M. Kaminski, K. Darvas, P.H. Krammer
In der Immunantwort werden T-Zellen über ihren T-Zellrezeptor
aktiviert. Es folgt eine Phase der klonalen Expansion,
in der die T-Zellen resistent gegenüber diversen apoptotischen
Stimuli sind. Mit dem Erreichen des Höhepunktes
der spezifischen Immunantwort treten die Zellen in eine
neue Phase ein, die sogenannte Deletionsphase, in der sie
Apoptose sensitiv werden. Kommt es jetzt zu einer erneuten
Stimulation des T-Zellrezeptors, wird die Expression
des CD95(Apo-1/Fas)-Liganden (L) induziert. Da T-Zellen
auch den CD95-Rezeptor exprimieren, kommt es zur T-Zell
Apoptose durch Fratrizid oder auch zu autokrinem Suizid.
Calcium-Signale und die Aktivierung des Transkriptionsfaktors
NF-AT spielen ebenso wie oxidative Signale eine entscheidende
Rolle in der Regulation der CD95L-Expression. Die
Stimulation des T-Zellrezeptors führt zu einer Calcium-Freisetzung
aus dem Endoplasmatischen Retikulum. Dadurch
wird die Phosphatase Calcineurin aktiviert, die den Transkriptionsfaktor
NF-AT dephosphoriliert. Dieser bindet danach
an den CD95L-Promotor. Dieser Calcium abhängige
Signalweg ist jedoch nicht ausreichend, um Apoptose einzuleiten.
Dazu wird noch ein oxidatives Signal benötigt. Quelle
dieses oxidativen Signals ist die mitochondriale Atmungskette.
Die reaktiven Sauerstoffverbindungen aktivieren ihrerseits
Transkriptionsfaktoren wie NF-κB und AP-1, die
ebenfalls an den CD95L Promotor binden. Blockiert man
diese Signale durch Antioxidantien, hemmt man zugleich
auch die Apoptose. Calcium und reaktive Sauerstoffverbindungen
werden gleichermaßen für die CD95L-Expression
benötigt. Ein Signal alleine ist nicht ausreichend.
In vielen Tumoren zeigt sich eine Verschiebung der Verhältnisse
von reduziertem zu oxidiertem Glutathion, oder es
liegen sogar Veränderungen in der Gesamtmenge an Glutathion
vor. Glutathion ist ein zelluläres Antioxidans. Veränderungen
in dem Verhältnis reduziert zu oxidiert zeigen eine
Veränderung im Redox-Status der Zelle an. Sinkt die Gesamtmenge
an Glutathion, bilden sich reaktive Sauerstoffverbindungen.
Diese Veränderungen, die in vielen Tumoren
Abteilung D030
Immungenetik
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
beobachtet wurden, deuten auf eine Störung der oxidativen
Signalweiterleitung hin. Auch bei AIDS spielen oxidative
Signale eine Rolle. Zellen, die mit dem HIV-1 Transkriptionstransaktivator
(Tat) behandelt wurden, weisen
eine verminderte Menge an reduziertem Glutathion, sowie
eine deutliche Steigerung der Produktion reaktiver Sauerstoffverbindungen
auf. Aktiverte T-Zellen, die mit HIV-1
Tat behandelt wurden, werden für T-Zellrezeptor induzierte
Apoptose sensibilisiert. Es kommt zu einer beschleunigten
und verstärkten CD95L-Expression. Oxidative Signale sind
wichtige Bestandteile in der Apoptose-Regulation. Ein besseres
Verständnis der Signalwege auf molekularer Ebene kann
zu einer Therapie bei Krebs oder auch AIDS beitragen.
Molekulare Signalmodulation bei der Apoptose
von T-Zellen und ihre Bedeutung im hämatopoetischen
System
R. Arnold, D. Brenner, C. Frey, P.H. Krammer
In Zusammenarbeit mit: F. Kiefer, Max-Planck-Institut für
Vaskuläre Biologie c/o ZMBE - Institut für Zellbiologie, Münster
Die Umschaltung von intrazellulären Signalwegen durch
Phosphorylierung von Signalproteinen ist von zentraler Bedeutung
für Leben oder Tod einer Zelle. In T-Zellen wird
nach T-Zell-Rezeptor (TCR) Stimulation die hämatopoetische
Proteinkinase HPK1 phosphoryliert und aktiviert dadurch
den SAPK / JNK sowie den NFκB Signalweg.
Während der Initiation von Apoptose unterliegt HPK1 der
Regulation durch Proteasespaltung. Dabei zerteilt eine Caspase-3
Aktivität HPK1 in eine N- und eine C-terminale Hälfte
und verändert die Funktion der Kinase so, dass völlig andere
Signale weitergeleitet werden. Die biologische Funktion
dieser Umschaltung ist mit dem Aktivierungs-Induzierten
Zelltod (AICD) in T-Zellen in Verbindung gebracht worden.
In unserem AICD-Modellsystem fanden wir in primären T-
Zellen dabei einen Zusammenhang der TCR abhängigen
Kinase HPK1 mit dem CD95-System. Weiterhin zeigen unser
Arbeiten an hämatopoetischen Vorläuferzellen, dass diese
Umschaltung in der Funktion auch während der Differenzierung
von Zellen benutzt wird. Damit kann diesem molekularen
Schalter eine universelle Funktion zugedacht werden.
Ste20-homologe Kinasen, zu denen HPK1 gehört, konnten
bislang in allen untersuchten Modellorganismen gefunden
werden. Wenig verstanden ist bislang allerdings die Funktion
dieser Kinasen im Organismus und der Mechanismus, mit
dem dabei ihre Aktivität reguliert wird. Hier konnten wir
ein Modell der autokatalytischen Aktivierung aufstellen, das
für Mitglieder innerhalb dieser Proteinfamilie die mechanistische
Grundlage der Funktion liefert. Um dieses Modell
weiter zu testen, untersuchen wir derzeit die Auswirkung
verschiedene Ste20-Kinasen auf Apoptose und Differenzierung
in transgenen bzw. „knockout“ Mäusen. Daraus kann
sich die Möglichkeit zur Herstellung von selektiven Inhibitoren
und deren Nutzung zur Behandlung von unkontrolliertem
Zellwachstum bei Tumoren ergeben.
Publikation (* = externer Koautor)
[6]Kiefer, F.*, Vogel, W.* and Arnold, R. (2002): Signal transduction
and co-stimulatory pathways in lymphocytes. Transplant
Immunol. 9 (2002)69-82.