Dokument: Role of Interleukin-6 receptor in a murine dextran sodium sulfate induced colitis model and expression and functional characterization of novel variants of its beta-receptor gp130

Titel:	Role of Interleukin-6 receptor in a murine dextran sodium sulfate induced colitis model and expression and functional characterization of novel variants of its beta-receptor gp130
Weiterer Titel:	Rolle des Interleukin-6 Rezeptors in einem murinen Dextrannatriumsulfat induziertem Colitis Modell und Expression und funktionelle Charakterisierung neue Varianten seines Beta-Rezeptors gp130
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29930
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140711-094424-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl. Biochem. Sommer, Jan [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 5,80 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 06.07.2014 / geändert 06.07.2014
Beitragende:	Prof. Dr. rer. nat. Scheller, Jürgen [Betreuer/Doktorvater] Prof. Dr. Schmitt, Lutz [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 540 Chemie
Beschreibungen:	Interleukin-6 ist ein Zytokin, welches sowohl an entzündlichen, als auch an Regenerations-Prozessen beteiligt ist. Die Signalvermittlung von IL-6 erfolgt durch ein Homodimer aus signaltranduzierendem gp130, das mit dem zuvor gebildeten Komplex aus IL-6 und seinem alpha Rezeptor, dem IL-6 Rezeptor, interagiert. Wurde dieser Komplex aus IL-6 und dem membranständigen IL-6R gebildet, so spricht man von classic signaling, wurde er von IL-6 und dem löslichen IL-6R gebildet, so spricht man von trans-signaling. Nachdem sich nun ein Komplex aus IL-6, IL-6R und gp130 gebildet hat, kommt es zur Autophosphorylierung der mit gp130 assoziierten Janus Kinasen, welche daraufhin gp130 selbst phosphorylieren. Am Ende der gp130 vermittelten Signaltransduktion steht die Aktivierung von STAT3, PI3K und einer MAPK Kaskade. Diese Doktorarbeit widmet sich allen 3 Protagonisten, die an der IL-6 Signaltransduktion beteiligt sind. Sie konzentriert sich vor allem auf die Rolle von IL-6 und dem IL-6R in entzündlichen Darmerkrankungen undidentifiziert und analysiert neue Varianten des IL-6 beta Rezeptors gp130. Die ersten 4 Kapitel beschreiben zwei neue gp130 Varianten und die Charakterisierung von IL-30, einem neuen Zytokin der IL-6 Familie, das eine Signaltransduktion über ein gp130 Homodimer bewirken kann. Ebenso wird die Rolle von CK2 untersucht, die unabdingbar für die gp130 vermittelte STAT3 Aktivierung ist. Gp130 ist der signaltransduzierende Rezeptor für IL-6 und andere Mitglieder der IL-6 Zytokinfamilie wie IL-30 (auch als p28 bezeichnet). Dieses kann einen Komplex mit EBI3 bilden, der über ein Dimer aus gp130 und WSX1 Signale an Zellen vermittelt. In Kapitel 1 wird nachgewiesen, dass p28 auch ohne EBI3 Signale vermitteln kann und dies über den IL-6R und ein Homodimer von gp130 geschieht. Kapitel 2 betrachtet die Wirkung einer häufig vorkommenden somatischen gp130 Deletionsvariante in entzündlichen hepatozellulären Tumoren. Die Deletionsvariante wurde stabil in IL-6/sIL-6R abhängige Ba/F3-gp130 Zellen transduziert, die daraufhin anfingen sich zu teilen und eine IL-6/sIL-6R unabhängige STAT3 Phosphorylierung erfuhren. Beides wurde durch den IL-11 Signal-neutralisierenden gp130 Antikörper B-P4 inhibiert. Im dritten Kapitel wird eine neue gp130 Variante beschrieben, die durch alternative Polyadenylierung entsteht. Dies ist ein Prozess, der parallel und in Konkurrenz zum Spleißen der hnRNA abläuft. In der späteren mRNA verbleibt dabei ein Intron. Viele Tyrosinkinaserezeptoren haben dominant-negative, lösliche Isoformen, die durch den oben beschriebenen Prozess gebildet werden. In diesem Kapitel wird gezeigt, dass auch gp130, ein Rezeptor mit assoziierten Kinasen, eine antagonistische, lösliche Isoform besitzt, die durch alternative Polyadenylierung entsteht und in vielen Säugetieren konserviert ist. Kapitel 4 beschäftigt sich mit der Rolle von CK2 in der gp130 vermittelten Signaltransduktion. CK2 ist unentbehrlich für die STAT3 Aktivierung bei jeder Art von gp130-vermittelter Signaltransduktion, wie IL-6 classic und trans-signaling. Es wurde gezeigt, dass die Inhibition von CK2 auch die Zytokinunabhängige Proliferation von Ba/F3-gp130 Zellen, die mit der häufig vorkommenden somatischen gp130 Deletionsvariante, die in Kapitel 2 untersucht wurde, transduziert wurden, verhindert. Das letzte Kapitel dieser Arbeit beschäftigt sich mit der Rolle von IL-6 und dem IL-6R in einer DSS-induzierten Colitis in Mäusen. vorausgehende Studien hatten eine wichtige Rolle von IL-6 für die Anfälligkeit von Mäusen in diesem Krankheitsmodell gezeigt. Jedoch wurde in einer Studie beschrieben, dass sich IL-6 positiv, in einer anderen, dass sich IL-6 negativ auf den Krankheitsverlauf auswirkt. Ferner gab es bis heute keine Studien, die eine Rolle für den IL-6R in einer DSS-induzierten Colitis nachgewiesen oder widerlegt haben. Kürzlich wurde gezeigt, dass IL-6 wichtig für Wundheilungsprozesse ist, der IL-6R hierbei unerwarteter Weise jedoch nur eine untergeordnete Rolle spielt. Dies könnte eine Rolle anderer IL-6R Liganden bedeuten. Um herauszufinden, ob IL-6 die Anfälligkeit der Tiere für eine DSS-induzierte Colitis steigert und ob der IL-6R ebenfalls eine Rolle in diesem Krankheitsmodell spielt, wurde eine DSS-induzierte Colitis durchgeführt. Zunächst wurde ausgeschlossen, dass das Fehlen des IL-6R auf allen Zellen einen Effekt hat, anschließend wurde das Ergebnis für gewebespezifisches Fehlen des Rezeptors bestätigt. Im Gegensatz dazu konnte gezeigt werden, dass Mäuse bei denen die IL-6 Signaltransduktion blockiert wurde, weniger anfällig für eine DSS-induzierte Colitis waren, als die Kontrolltiere. Diese Doktorarbeit zeigt die Unterschiede zwischen IL-6 Signaltransduktion und der Signaltransduktion über den IL-6R in entzündlichen Darmerkrankungen auf und legt einen besonderen Schwerpunkt auf neue Varianten des IL-6 beta Rezeptors gp130. Interleukin (IL)-6 is a cytokine which is involved in inflammation as well as in regeneration.Signal-transduction of IL-6 is mediated via a homodimer of glycoprotein 130 (gp130) which associates with a complex of IL-6 and its alpha receptor the IL-6 receptor (IL-6R). Depending on membrane bound or soluble IL-6R (sIL-6R) used for creation of the signaling complex, signaling is referred to as classic or trans-signaling, respectively. Upon formation of the IL-6/(s)IL-6R/gp130 complex, Janus kinases (JAKs) associated with gp130, get autophosphorylated and subsequently phosphorylate gp130. Gp130 mediated signaling results in the activation of signal transducer and activator of transcription (STAT) 3, activation of phosphatidyl inositol 3 kinase (PI3K) and a mitogen activated protein kinase (MAPK) cascade. This doctoral thesis is dedicated to all 3 players of IL-6 signaling. It focusses on the role of IL-6 and IL-6R in inflammatory bowel diseases (IBD) and identifies and analyses novel variants of the IL-6 beta receptor gp130. The first 4 chapters deal with two novel variants of gp130 and the characterization of IL-30, a novel member of the IL-6 family of cytokines, which signal via a gp130 homodimer. They also include analysis of protein kinase II (CK2), which is indispensable for gp130 mediated activation of STAT3. Gp130 is the signal transducing receptor not only for IL-6, but also for all other members of the IL-6 family of cytokines including IL-30 (also termed protein 28 (p28)). P28 was shown to induce in a complex with Epstein-Barr virus induced protein 3 (EBI3) signal transduction via gp130/WSX1. In the first chapter it is shown that p28 without EBI3 can induce signal transduction via the IL-6R and a gp130 homodimer. Chapter 2 elucidates the effect of a frequently occurring somatic gp130 deletion variant in inflammatory hepatocellular tumors. The deletion variant was stably transduced in IL-6/sIL-6R dependent Ba/F3-gp130 cells which started to proliferate and showed an IL-6/sIL-6R independent STAT3 phosphorylation. Both processes were inhibited by the IL-11 signaling neutralizing gp130 antibody B-P4. In the third chapter, a novel variant of gp130 was found to originate from alternative polyadenylation. Alternative polyadenylation is a process which occurs in competition to splicing of the heteronuclear (hn) ribonucleic acid (RNA). In the messenger (m) RNA a polyadenylated intron remains. Many tyrosine kinase receptors have dominantnegative soluble isoforms originating from this process. In this chapter, it is shown that also gp130, which is a receptor with associated kinases, has an antagonistic soluble isoform formed by alternative polyadenylation and that this process is conserved among many mammals. Chapter 4 focusses on the role of CK2 in gp130 mediated signal transduction. CK2 is indispensable for STAT3 activation in every kind of gp130 mediated signal transduction, such as classic and trans-signaling of IL-6. It was shown that blockage of CK2 also prevents cytokine-independent proliferation of Ba/F3-gp130 cells transduced with the frequently occurring somatic gp130 deletion variant investigated in chapter 2. The last chapter of this thesis deals with the role of IL-6 and IL-6R in a murine dextran sodium sulphate (DSS)-induced colitis. Previous studies showed that IL-6 plays a role for susceptibility of mice in this model of disease. It remained elusive whether this was a beneficial or detrimental role. Thus far, there was no report on the role of the IL-6R in DSS-induced colitis. Recently, it has been shown that IL-6 is important for wound healing whereas, surprisingly, the IL-6R plays a minor role. This might indicate a role for other IL-6R ligands in this model. To elucidate if IL-6 increases the susceptibility of DSS challenged mice and to investigate whether the IL-6R plays a role in DSS-induced colitis, animal models were performed. First, it was excluded that a knock out (KO) of the IL-6R on every cell has an effect on the susceptibility, than a tissue specific KO of the IL-6R proved this result. In contrast to this, mice lacking IL-6 signaling were less susceptible to DSS-induced colitis than control mice. In brief, this doctoral thesis highlights differences between IL-6 signaling and the signaling via the IL-6R in inflammatory bowel diseases and focusses on novel variants of the IL-6 beta receptor gp130.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	11.07.2014
Dateien geändert am:	11.07.2014
Promotionsantrag am:	27.03.2014
Datum der Promotion:	11.06.2014