MDCK-MRP2 - Dkfz

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Forschungsschwerpunkt D
Tumorimmunologie
[11] *Wendt T, *Tanji N, *Guo J, *Hudson BI, *Bierhaus A,
*Ramasamy R, Arnold B, ‘Nawroth PP, *Yan SF, *D’Agati V,
*Schmidt AM., Glucose, glycation, and RAGE: implications for amplification
of cellular dysfunction in diabetic nephropathy. J Am
Soc Nephrol. 2003, 14(5): 1383-95.
[12] *Sakaguchi T, *Yan SF, *Yan SD, *Belov D, *Rong LL,
*Sousa M, *Andrassy M, *Marso SP, *Duda S, Arnold B,
*Liliensiek B, *Nawroth PP, *Stern DM, *Schmidt AM, *Naka Y.
Central role of RAGE-dependent neointimal expansion in arterial
restenosis. J Clin Invest. 2003, 111(7): 959-72.
[13] *Wendt TM, *Tanji N, *Guo J, *Kislinger TR, *Qu W, *Lu Y,
*Bucciarelli LG, *Rong LL, *Moser B, *Markowitz GS, *Stein G,
*Bierhaus A, Liliensiek B, Arnold B, *Nawroth PP, *Stern DM,
*D’Agati VD, *Schmidt AM. RAGE drives the development of glomerulosclerosis
and implicates podocyte activation in the pathogenesis
of diabetic nephropathy. Am J Pathol. 2003, 162(4):
1123-37.
[14] Constien, R., Forde, A., Liliensiek, B., Gröne, H.-J.,
Nawroth, P., Hämmerling, G.J., Arnold, B., Characterizationof a
novel EGFP reporter mouse to monitor Cre recombination as demonstrated
by a Tie2 Cre mouse line. Genesis 2001, 30: 36-44
[15] Forde A, Constien R, Grone HJ, Hammerling G, Arnold B.
Temporal Cre-mediated recombination exclusively in endothelial
cells using Tie2 regulatory elements. Genesis. 2002, 33(4): 191-
7.
Antigenpräsentation durch MHC-I-Moleküle
Die Rolle von Chaperon-Molekülen und
Aminopeptidasen im endoplasmatischen
Retikulum
F. Momburg, N. Garcia-Garbi, S. Tanaka, N. Tiwari,
M. Papadopoulos, J. Albring, N. Bulbuc,
G.J. Hämmerling
In Zusammenarbeit mit: H. Hengel, Robert-Koch-Institut, Berlin;
Y. Reiss, Tel Aviv University, Ramat Aviv, Israel; M. Lobigs, John
Curtin School of Medical Research, Canberra, Australien
Für eine erfolgreiche Immunantwort durch cytotoxische
T-Zellen ist die spezifische Erkennung eines Antigens notwendig.
Cytotoxische T-Zellen erkennen jedoch keine intakten
Proteinantigene, sondern Peptide aus intrazellulären
Molekülen (z.B. tumorassoziierte Antigene, virale Proteine),
die von Haupthistokompatibilitätskomplex-Klasse-I-Molekülen
(MHC-I) auf der Zelloberfläche präsentiert werden.
Hierzu werden intrazelluläre Proteine zunächst durch das
Proteasom, einem cytosolischen Proteasekomplex, in Peptidfragmente
geschnitten. Aus dem Cytosol werden diese
Peptide dann vom TAP-Peptidtransporter in das endoplasmatische
Retikulum (ER) transportiert, wo sie mit MHC-I-
Molekülen assoziieren und diese stabilisieren. Im Verlauf ihrer
Reifung im ER werden MHC-I-Moleküle von verschiedenen
Helfermolekülen (Chaperonen) begleitet, die die korrekte
Molekülfaltung sowie die Bindung von Peptiden unterstützen.
Nach erfolgreicher Peptidbeladung verlassen MHC-I-
Moleküle das ER zur Zelloberfläche. In verschiedenen Projekten
bearbeiten wir Teilaspekte des MHC-I-abhängigen Weges
der Antigenpräsentation.
Verschiedene Viren haben Strategien entwickelt, den Peptidtransport
ins ER zu unterbinden, um einer von MHC-I-
Molekülen abhängigen Immunantwort durch cytotoxische
CD8 + T-Zellen auszuweichen [1]. Zusammen mit Dr. Hengel
(RKI Berlin) haben wir das Cytomegalievirus-Protein gpUS6
charakterisiert, welches an TAP im ER-Lumen bindet und
den Peptidtransport inhibiert und dadurch eine verminderte
MHC-I-Zelloberflächenexpression und Antigenpräsentation
bewirkt [2, 3]. In einem laufenden Projekt bearbeiten wir
die molekularen Strukturen innerhalb der humanen TAP-
Abteilung D050
Molekulare Immunologie
DKFZ 2004: Wissenschaftlicher Ergebnisbericht 2002 - 2003
Untereinheiten TAP1 und TAP2, die von gpUS6 im ER angegriffen
werden. Andere Arten von Viren verfolgen die Strategie,
die von NK(Natürliche Killer)-Zellen vermittelte Immunantwort
zu unterlaufen. Zusammen mit unserem australischen
Kooperationspartner Dr. Lobigs konnten wir zeigen,
daß es während einer Infektion mit Flaviviren zu einer Erhöhung
des TAP-vermittelten Peptidtransports kommt. Als
Folge einer gesteigerten MHC-I-Zelloberflächenexpression
ist die Erkennung der virusinfizierten Zellen durch NK-Zellen
blockiert, welche normalerweise MHC-I-defiziente Zellen
attackieren [4].
Zusammen mit unserem israelischen Kooperationspartner
Dr. Reiss haben wir die Rolle des ATP-abhängigen 26S-Proteasoms
beim Abbau von Modellantigenen in Peptide und
den anschließenden TAP-vermittelten Transport über die
ER-Membran untersucht. In einem In-Vitro-System ließ sich
der gesamte Vorgang mit gereinigten Proteasomen und
TAP-haltigen Membranen rekonstruieren. Proteasomen generierten
aminoterminal verlängerte Vorläuferpeptide, die
nach TAP-vermitteltem Transport im ER von einer Metalloaminopeptidase
verkürzt wurden [5]. In laufenden Untersuchungen
befassen wir uns mit der Rolle der noch wenig
untersuchten Aminopeptidasen ERAP1 und L-RAP im ER.
Die Peptidprozessierung durch ER-Aminopeptidasen wird
nach unseren Befunden vom peptidbindenden MHC-I-Molekül
innerhalb des so genannten TAP-abhängigen Peptidbeladungskomplexes
gesteuert.
Viele Peptide, die durch TAP ins ER importiert werden,
finden dort aufgrund strenger Anforderungen an die Aminosäuresequenz
kein geeignetes MHC-I-Molekül für eine
stabile Bindung. Wir haben herausgefunden, auf welchem
Weg solche Peptide schnell aus dem ER entfernt werden.
Nach vorübergehender Bindung an ER-Chaperone verlassen
überschüssige Peptide wieder das ER durch den Sec61-
Kanal in Richtung Cytoplasma, wo sie abgebaut werden
[5]. Auch fehlgefaltete Proteine verlassen das ER durch
den Sec61-Kanal, der hauptsächlich als Kanal zum Import
von Proteinen in das ER dient (Translokon-Funktion), um
anschließend im Cytosol von Proteasomen abgebaut zu werden.
Wir haben den Mechanismus dieser Protein-Retrotranslokation
ins Cytosol näher untersucht und herausgefunden,
daß ATP-abhängige Konformationsänderungen von
ER-Chaperonen dabei eine wichtige Rolle spielen [7].
Das ER-residente Chaperon Tapasin ist zu einem zentralen
Forschungsgegenstand der Arbeitsgruppe geworden.
Tapasin ist ein Adaptormolekül, das es MHC-I-Molekülen
ermöglicht, vorübergehend mit dem Peptidtransporter zu
assoziieren. Von uns produzierte Tapasin-defiziente Mäuse
zeigen eine stark verminderte MHC-I-Zelloberflächenexpression
und Antigenpräsentation sowie eine reduzierte
Anzahl von CD8 + cytotoxischen T-Zellen [8-10]. In Abwesenheit
von Tapasin sind Immunantworten gegen verschiedene
Pathogene beeinträchtigt, was auf eine wichtige Rolle
von Tapasin bei der Peptidbeladung von MHC-I hinweist.
Wir konnten zeigen, daß die Tapasin-vermittelte Einbindung
von MHC-I-Molekülen in molekulare Komplexe mit TAP für
die Optimierung des Peptidrepertoires und die Stabilisierung
von MHC-I-Molekülen von großer Bedeutung ist [11-
13]. In laufenden Studien untersuchen wir, auf welche
Art und Weise Tapasin zur Selektion von optimierten Antigenpeptiden
beiträgt und wie Tapasin an MHC-I-Moleküle
bindet. Darüberhinaus hat Tapasin eine Chaperon-Funktion
für den TAP-Peptidtransporter, welcher in Abwesenheit
von Tapasin nur eine sehr geringe Stabilität aufweist