Zusammenfassung englisch/deutsch

“Functional studies on the role of IBNS in T helper cell differentiation”
Dipl.- Biol. Michaela Annemann
Zusammenfassung
Eine Vielzahl von biologischen Prozessen basieren auf der regulierenden Wirkung des
Transkriptionsfaktors NF-B/Rel. Sowohl für die angeborene als auch die adaptive
Immunantwort ist die Aktivität von NF-B von essentieller Bedeutung. Dies schließt unter
anderem die Aktivierung, die Proliferation und das Überleben der Zellen ein. Bisher besteht
ein vielfältiges Wissensrepertoire über die Regulation der NF-B-Untereinheiten im
Zytoplasma. Dennoch ist recht wenig darüber bekannt, wie die einzelnen Untereinheiten im
Zellkern reguliert werden. Die Inhibitoren von NF-B, welche IBs genannt werden, sind
bedeutende Regulatoren der NF-B-Aktivität. Die klassischen IB-Protein halten die NF-BDimere im Zytoplasma zurück und hemmen somit ihre Aktivität. Atypische IB-Proteine
hingegen modulieren die transkriptionelle Aktivität von NF-B im Zellkern. IBNS ist ein
atypisches IB-Protein welches sich, wie alle atypischen IB-Proteine, hauptsächlich im Kern
der Zelle befindet. Frühere Studien haben gezeigt, dass die Expression von IBNS durch die
Aktivierung des T- oder des B-Zellrezeptors induziert werden kann. Mäuse, die einen Defekt
für IBNS tragen, leiden nicht an Autoimmunerkrankungen, obwohl das Protein während der
Negativen-Selektion von T-Zellen im Thymus induziert wird. Dennoch konnte gezeigt
werden, dass IBNS die Proliferation von T- und B-Zellen und die Expression von diversen
Zytokinen (IL2, IL6, IL12p40 und IFN) reguliert. Diese zytokinregulatorische Wirkung wird
über eine spezifische Aktivierung oder Hemmung von NF-B-Untereinheiten an den
jeweiligen Zytokin-Promotoren vermittelt. In einer aktuellen Veröffentlichung wurde die
Funktion von IBNS für die Entwicklung von regulatorischer T-Zellen (Treg) aufgedeckt. In
dieser Studie wurde gezeigt, dass IBNS gemeinsame mit den NF-B-Untereinheiten p50 und
cRel an den Foxp3-Promoter und die konservierte nicht-kodierende Sequenz 3 (CNS3) des
Foxp3-Genes bindet und somit die Expression von Foxp3 reguliert. Trotz der verminderten
Entwicklung immunsuppressiver Treg-Zellen zeigen IBNS-defiziente Mäuse keinen
Autoimmunphänotyp. Daher bestand das Ziel dieser Doktorarbeit darin, aufzuklären, auf
welche Art und Weise IBNS die Aktivität des Transkriptionsfaktors NF-B reguliert und ob
IBNS bei der Entwicklung oder Aktivierung pro-inflammatorischer T-Zellen eine
entscheidende Rolle spielt.
Wie oben beschrieben führt die Aktivierung des T-Zellrezeptors zu einer schnellen
Proteinexpression von IBNS. Es ist jedoch nicht bekannt, ob IBNS selbst einen Einfluss auf
die T-Zellrezeptor-vermittelte Zellaktivierung hat oder ob es die Proteinexpression der
beteiligten NF-B-Untereinheiten reguliert. Zur Klärung dieser Fragestellung wurden ex vivo
CD4+ T-Zellen mit Hilfe von CD3- und CD28-Antikörpern aktiviert. Die Untersuchung dieser
CD4+ T-Zellen zeigte, dass IBNS weder den proximalen T-Zellrezeptor-Signalweg noch die
Expression von NF-B-Untereinheiten beeinflusst. Das ebenfalls atypische IB-Protein IB
steuert die Proliferation von Typ17-Helferzellen (TH17-Zellen) und die Expression des TH17charakteristischen Zytokins Interleukin 17A (IL17A). In dieser Doktorarbeit wird gezeigt,
dass IBNS neben IB ein weiteres zellkernständiges IB-Protein ist, welches in die
Entwicklung von TH17-Zellen involviert ist. Weiterhin, wird die Beteiligung von IBNS an der
Expression von IL10 durch TH17-Zellen aufdeckt. Zusätzlich wurde der Einfluss von IBNS
auf den Verlauf der Experimentellen Autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) untersucht.
Offensichtlich ist die Anwesenheit von IBNS bei der Entstehung der EAE weitestgehend
entbehrlich. Im Gegensatz dazu wiesen IBNS-defiziente Mäuse nach einer Kolitis-Induktion
vermehrt Entzündungen des Verdauungstraktes auf. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass
diese Mäuse anfälliger für Infektionen mit dem Enterobakterium Citrobacter rodentium sind.
IBNS ist sowohl bei Entzündungsreaktionen als auch bei der Citrobacter rodentium Infektionen für die Entstehung von TH1- und TH17-Zellen wichtig. Hierbei ist auffällig, dass
IBNS besonders die Entwicklung von TH17-Zellen moduliert.
In dieser Doktorarbeit konnte gezeigt werden, dass IBNS nicht nur bei der Entwicklung von
Treg-Zellen eine Rolle spielt, sondern vielmehr ein Protein ist, welches sowohl in vitro als
auch in vivo bei der Entwicklung von entzündungsfördernden TH17-Zellen beteiligt ist. IBNS
übt
verschiedene
regulatorische
Funktionen
auf
die
Entwicklung,
Reifung
und
Zytokinproduktion von T-Zellen aus. Zukünftig könnte IBNS ein sehr spezifisches
pharmakologisches Zielprotein für die Steuerung von T-Zellen bei Infektionen oder
Entzündungsreaktionen sein.
“Functional studies on the role of IBNS in T helper cell differentiation”
Dipl.- Biol. Michaela Annemann
Summary
The NF-B/Rel signalling pathway plays a crucial role in numerous biological processes,
including innate and adaptive immunity. Although the cytoplasmic regulation of NF-B is
well characterised, its nuclear regulation mechanisms is only recently started to become
elucidated. The nuclear IBs contribute significantly to the modulation of NF-B activity.
IBNS, an atypical IB protein, regulates the proliferation of T and B cells. Furthermore, the
expression of various cytokines is modulated via IBNS by its ability to specific activation or
termination of NF-B function at certain cytokine promoters. The aim of this thesis was to
obtain a better understanding of the role of IBNS during the regulation of NF-B activity in
health and disease.
The activation of the TCR rapidly induces IBNS expression. However, it is unknown if IBNS
itself affects this activation cascade or if it modulates the expression of NF-B subunits.
Analysis of CD4+ T cells ex vivo revealed that IBNS does neither affect the proximal TCR
signalling nor the expression of NF-B subunits upon cell activation. The nuclear IB protein
IB regulates the proliferation of TH17 cells as well as the expression of IL17A. This thesis
uncovered IBNS as a second IB protein intrinsically involved in the development of TH17
cells. In addition, in vitro experiments revealed that IBNS regulates the expression of IL10 in
TH17 cells. In in vivo experiments, IBNS seems to be almost dispensable for the course of
EAE. In contrast, in the colitis models IBNS-deficient mice suffered from more severe
inflammation of the gut and were more susceptible to Citrobacter rodentium infections.
Additionally, IBNS was crucial for the formation of TH1 and TH7 cells in gut inflammation as
well as infection. Furthermore, the induction of TH17 cell was modulated by IBNS, while it
was less important for TH1 cell development during inflammation and infection of the gut.
In this thesis was demonstrated that IBNS does not only regulate the transition of immature
Treg precursor into immuno-suppressive Treg cells, but is also necessary for the generation of
pro-inflammatory TH17 cells in vitro and in vivo. Thus, IBNS exhibits diverse regulatory
functions for T cell proliferation and cytokine secretion. Consequently, IBNS may represent a
T cell specific pharmacological target in the future.