Dokument: Rezeptor cross-talk und die Rolle der Protein Kinase CK2 in der Signaltransduktion von Zytokinen der Interleukin (IL)-6/IL-12-Familie
| Titel: | Rezeptor cross-talk und die Rolle der Protein Kinase CK2 in der Signaltransduktion von Zytokinen der Interleukin (IL)-6/IL-12-Familie | |||||||
| Weiterer Titel: | Receptor cross-talk and the role of protein kinase CK2 in interleukin (IL)-6/IL-12 family cytokine signal transduction | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=33249 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20150213-105950-1 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Aparicio Siegmund, Samadhi [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. rer. nat. Scheller, Jürgen [Gutachter] Prof. Dr. Schmitt, Lutz [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | Die Zytokine der IL-6- und IL-12-Familie spielen wichtige Rollen in der Hämatopoese und in der Regulation von Entzündungsreaktionen. Ihre Rezeptoren sind zwar sehr spezifisch, zeigen aber auch eine hohe Plastizität in Bezug auf ihre Bindungsoberflächen. Der β-Rezeptor gp130 bindet fast alle IL-6- und einige IL-12-artige Zytokine und das Zytokin OSM bindet zwei verschiedene Rezeptorkomplexe. Zudem haben auch die α-Rezeptoren teilweise mehrere Liganden und in der IL-12-Familie formen die Untereinheiten unterschiedliche Zytokine in unterschiedlichen Kombinationen. Das Ausmaß dieses sogenannten cross-talks ist noch nicht vollständig untersucht. Um spezifische Therapien für entzündliche Erkrankungen zu finden, ist das Verständnis des Zytokin-Netzwerks aber von großer Bedeutung.
IL-6 kann neben der Signaltransduktion über den membrangebunden IL-6R, der nur auf wenigen Zellen exprimiert wird, auch an eine lösliche Form des IL-6R (sIL-6R) binden und damit auch auf Zellen wirken, die diesen Rezeptor nicht tragen. Dieser Vorgang wird als trans-Signaltransduktion bezeichnet. In dieser Arbeit wurde neben dem bekannten Liganden IL-6, die IL-27-Untereinheit p28 als ein weiterer Ligand für den sIL-6R identifiziert. Diese trans-Signaltransduktion von p28 in Komplex mit dem sIL-6R wirkte agonistisch über ein gp130-Homodimer als β-Rezeptor-Komplex und induzierte eine Aktivierung des Transkriptionsfaktors STAT3. Damit war p28 in der Lage über dasselbe Bindungsepitop, seine Site II, zwei verschiedene β-Rezeptoren, gp130 und WSX-1, zu aktivieren. Das neueste Zytokin der IL-12-Familie, IL-35, besteht aus den Untereinheiten EBI3 und p35. Seine Rezeptorkomplexe sind Kombinationen aus den β-Rezeptoren gp130, dem IL 12Rβ2 und WSX-1. Um die Signaltransduktion dieses Zytokins zu untersuchen, sollte überprüft werden, ob IL-35 in vitro aus rekombinantem, gereinigtem p35 (rp35) aus E. coli und EBI3 aus Zellkulturüberstand hergestellt werden konnte, da p35 von Zelllinien nur in Kombination mit p40 stark sezerniert wurde, aber nicht alleine oder in Kombination mit EBI3. In IL-12 bilden p35 und p40 eine intermolekulare Disulfidbrücke aus. Über das beteiligte Cystein 197 kann p40 allerdings auch Homodimere formen, die antagonistisch zu IL-12 wirken. Hier konnte gezeigt werden, dass das Fehlen dieses Cysteins zur alleinigen Bildung des Monomers von p40 führte. In Kombination mit rp35, bei dem ebenfalls das für die Disulfidbrücke notwendige Cystein 92 mutiert war, konnte extrazellulär funktionales IL-12 gebildet werden. In Kombination mit EBI3 führte rp35 allerdings nicht zur Bildung von IL-35. Die Signaltransduktion der IL-6-artigen Zytokine verläuft über verschiedene Signalwege wie die PI3K- und die ERK1/2-Signalkaskade und vor allem über den Jak/STAT-Signalweg. Die ubiquitär exprimierte Protein Kinase CK2 wurde in dieser Arbeit als Teil der durch IL 6 artige Zytokine induzierten STAT3- und STAT1-Aktivierung identifiziert. Eine Inhibition der CK2 verhinderte die Signaltransduktion dieser Zytokine in Abhängigkeit von Jak1. Ebenso war die konstitutive STAT3-Aktivierung, die in verschiedenen Krebsformen vorkommt, von einer Aktivität der CK2 abhängig. Aktivierende Mutationen in gp130 und STAT3 führten unter CK2-Inhibtion nicht zu konstitutiver Signaltransduktion, womit diese Protein Kinase einen neuen Angriffspunkt in der therapeutischen Intervention bei entzündlichen und malignen Erkrankungen darstellt.Cytokines of the IL-6- and IL-12-family of cytokines play important roles in hematopoesis and the regulation of inflammatory processes. The receptors of these cytokines are highly specific but also show a strong plasticity of their binding interfaces. The β-receptor gp130 is able to bind virtually all IL-6-type cytokines and some members of the IL-12-family. OSM binds two different receptor complexes. Furthermore, some of the α-receptors are also shared by several cytokines. Within the IL-12-family, subunits are shared between the individual cytokines, and the different combinations give rise to cytokines with remarkable different functions. This cytokine cross-talk is so far not well investigated. It is crucial to understand the cytokine network to establish specific therapies for inflammatory diseases. IL-6 signal transduction can be either mediated by a membrane-bound form of the IL-6-R, which is only expressed on the surface of a few cells, or can occur via a soluble form of the IL-6R (sIL-6R), thereby rendering cells responsive to IL-6 which do not express the membrane-bound receptor. The latter is called IL-6 trans-signaling. In the present study the IL-27 subunit p28 was identified as an additional ligand for the sIL 6R. This agonistic trans-signaling of p28 activates the transcription factor STAT3 via the recruitment of a gp130 homodimer. These results showed that p28 was able to activate two different β-receptors, gp130 and WSX-1, via the same binding epitope. The recently identified cytokine IL-35 comprises of the subunits EBI3 and p35. Its receptor complexes are combinations of gp130, the IL 12Rβ2 and WSX-1. To examine the signal transduction of this cytokine it should be tested if recombinant purified p35 (rp35) from E. coli and EBI3 from cell culture supernatant could form IL-35 in vitro, because p35 is secreted from cells in combination with p40 but only poorly with EBI3 or when expressed alone. In IL-12 p35 and p40 form an inter-chain disulfide bridge. Using the involved cysteine 197 p40 is also able to form homodimers which act as antagonists of IL-12 signaling. It could be shown here that lack of this cysteine leads to exclusive formation of the monomer of p40 when overexpressed and that this monomer in combination with rp35, which also lacks the critical cysteine residue C92, can form functional IL-12 extracellularly. However, in combination with EBI3 rp35 did not form functional IL-35. The signal transduction of IL-6-type cytokines proceeds via different pathways like PI3K and the ERK1/2 signaling cascade but the Jak/STAT pathway is the most prominent one. The ubiquitiously expressed protein kinase CK2 was identified in this study as an integral part of the signal transduction pathway that leads to the activation of STAT3- and STAT1 by IL-6-type cytokines. Inhibition of CK2 prevented the signal transduction of these cytokines in a Jak1-dependent manner. Similarly, the constitutive activation of STAT3 that is reported for different malignancies was critically dependent on CK2 activity. Activating mutations in gp130 and STAT3 did not result in constitutive signaling under CK2 inhibition. Thus, CK2 was characterized here as a new therapeutic target in inflammatory and malignant diseases. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II | |||||||
| Dokument erstellt am: | 13.02.2015 | |||||||
| Dateien geändert am: | 13.02.2015 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 21.08.2014 | |||||||
| Datum der Promotion: | 16.01.2015 |
