Dokument: Untersuchungen zur Effektivität des IL-6 classic- und trans-signalings
| Titel: | Untersuchungen zur Effektivität des IL-6 classic- und trans-signalings | |||||||
| Weiterer Titel: | Studies on the effectiveness of IL-6 classic- and trans-signaling | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63813 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20231010-152113-4 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Kionke, Julian Philipp [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Jürgen Scheller [Gutachter] Prof. Krüger, Martina [Gutachter] | |||||||
| Stichwörter: | Interleukin 6, classic-signaling, trans-signaling | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit | |||||||
| Beschreibungen: | Zytokine der IL-6 Familie sind wichtige Signalmoleküle, die an der Regulation des Immunsystems beteiligt sind. Fehlregulationen der IL-6 Signaltransduktion spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von verschiedenen Krankheitsbildern wie z.B. rheumatoider Arthritis oder Krebs. Zur Therapie der rheumatoiden Arthritis können folglich auch Moleküle, die die IL-6 Signaltransduktion hemmen, wie z.B. der monoklonale Antikörper Tocilizumab, eingesetzt werden. IL-6 wirkt über einen IL-6- spezifischen α-Rezeptor (IL-6R) in Kombination mit einem β-Rezeptor, dem ubiquitär exprimierten Glykoprotein 130 (gp130). Der IL-6-Rezeptor kommt im Gegensatz zum gp130 nur auf spezifischen Zellen, wie beispielsweise Leukozyten oder Hepatozyten, vor. Nach Bindung des IL-6R durch IL-6 erfährt IL-6 eine Konformationsänderung, die eine Affinität zu gp130 schafft. Infolgedessen kommt es zu einer Rekrutierung von zwei gp130-Molekülen an den IL-6/IL-6R Komplex. Die Komplexierung von gp130 durch IL- 6 bedingt dann eine Aktivierung von Januskinasen, die durch die Phosphorylierung von gp130 Tyrosinseitenketten die Aktivität von Transkriptionsfaktoren wie z.B. STAT3 regulieren. Eine Aktivierung des IL-6 Signalweges über den membranständigen IL-6R bezeichnet man dabei als classic-signaling. Zusätzlich können durch eine lösliche Form des IL-6R auch Zellen durch IL-6 aktiviert werden, die keinen membranständigen IL-6R exprimieren. Dies wird als IL-6 trans-signaling bezeichnet. Die physiologischen Auswirkungen von IL-6 classic- und trans-signaling unterscheiden sich interessanterweise deutlich. So wird classic-signaling eher mit regenerativen Prozessen, trans-signaling dagegen eher mit chronisch entzündlichen Prozessen assoziiert.
Diese Arbeit beschäftigt sich mit vergleichenden Aspekten von IL-6 classic- und trans- signaling. Vorausgegangene Studien haben gezeigt, dass unter physiologischen Konzentrationen von IL-6 und sIL-6R nur ein sehr geringer Teil des IL-6 als IL-6/sIL-6R- Komplex vorliegt. Weiterhin ist bekannt, dass die Gleichgewichtsdissoziations- konstante (KD) des IL-6/IL-6R Komplexes circa zehnfach geringer ist, als die KD des IL- 6/IL-6R/gp130 Komplexes. Dies legt den Schluss nahe, dass unter physiologischen Bedingungen IL-6 classic-signaling bevorzugt ablaufen könnte, da hierfür eine Bindung von IL-6 an den IL-6R auf der Membran sofort durch die Bindung von gp130 stabilisiert und Signaltransduktion eingeleitet werden könnte. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurde in dieser Arbeit anhand von Zellkulturmodellen untersucht, ob und in welchem Ausmaß diese beiden Prozesse in Ko-Kulturen von Zellen, die entsprechend responsiv für classic- oder trans-signaling sind, ablaufen können. Zu diesem Zweck wurde ein durchflusszytometrie- und fluoreszenzmikroskopiebasiertes Assaysystem etabliert, welches die Analyse einzelner Zellpopulationen in Ko-Kultur erlaubt. Mit Hilfe dieses Assaysystems konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass bei geringen IL-6 Konzentrationen classic-signaling überwiegt. Schon bei moderaten IL-6 Konzentrationen können classic- und trans-signaling gleichberechtigt ablaufen. Zudem lässt sich aus diesen Daten ein Wendepunkt ablesen, ab welchem classic-signaling nicht mehr überwiegt. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass der membranständige IL-6R die Sensitivität zu Hyper-IL-6 limitiert. Diese neuen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis des IL-6 signalings bei und liefern Konzentrationsbereiche, in denen IL-6 classic- und trans-signaling koexistieren.Cytokines of the IL-6 family are important signaling molecules involved in the regulation of the immune system. Misregulation of IL-6 signal transduction plays a crucial role in the development of various diseases such as rheumatoid arthritis or cancer. Consequently, molecules that inhibit IL-6 signal transduction, such as the monoclonal antibody tocilizumab, can be used to treat rheumatoid arthritis. IL-6 operates through an IL-6 specific α receptor (IL-6R) in combination with a β receptor, the ubiquitously expressed glycoprotein 130 (gp130). In contrast to gp130, the IL-6 receptor is only found on some cells, such as leukocytes or hepatocytes. Upon the binding of IL-6R by IL-6, IL-6 undergoes a conformational change that creates an affinity for gp130. As a result, recruitment of two gp130 molecules to the IL-6/IL-6R complex occurs. Complexation of gp130 by IL-6 induces the activation of Janus kinases, which regulate the activity of transcription factors such as STAT3 through phosphorylation of gp130 tyrosine side chains. In this context, the activation of the IL-6 signaling pathway via the membrane-bound IL-6R is referred to as classic-signaling. In addition, a soluble form of IL-6R can also activate cells by IL-6 that do not express membrane bound IL-6R. This is referred to as IL-6 trans-signaling. Interestingly, the physiological effects of IL-6 classic- and trans-signaling differ significantly. Thus, classic-signaling is more associated with regenerative processes, whereas trans-signaling is more associated with chronic inflammatory processes. This work focuses on comparative aspects of IL-6 classic- and trans-signaling. Previous studies have shown that under physiological concentrations of IL-6 and sIL-6R only a very small fraction of IL-6 is present in IL-6/sIL-6R complexes. Furthermore, it is known that the equilibrium dissociation constant (KD) of the IL-6/IL-6R complex is approximately tenfold lower than the KD of the IL-6/IL-6R/gp130 complex. This suggests that IL-6 classic-signaling might proceed preferentially under physiological conditions. Since for this purpose binding of IL-6 to the IL-6R on the membrane could be immediately stabilized by binding of gp130 and signal transduction could be initiated. To test this hypothesis, this work used cell culture models to investigate whether and to what extent these two processes can occur in co-cultures of cells that are appropriately responsive to classic- or trans-signaling. For this purpose, a new flow cytometry and fluorescence microscopy based assay system was established, which allows the analysis of single cell populations in co-cultures. By means of this assay system, it was revealed that classic-signaling predominates at low IL-6 concentrations. Even at moderate IL-6 concentrations, classic- and trans-signaling can occur equally. In addition, this data indicates a turning point from which classic-signaling no longer predominates. Furthermore, membrane-bound IL-6R was found to limit sensitivity to Hyper-IL-6. These new findings contribute to a better understanding of IL-6 signaling and provide concentration ranges in which IL-6 classic- and trans-signaling coexist. | |||||||
| Lizenz: |  Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II | |||||||
| Dokument erstellt am: | 10.10.2023 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.10.2023 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 12.04.2023 | |||||||
| Datum der Promotion: | 28.09.2023 |
