Molekulare Analyse der CD83 Expression humaner Leukozyten
Pieper, Dorothea - Universität Hamburg (2012)
Der Austausch von Molekülen zwischen Zellkern und Zytoplasma ist ein lebenswichtiger Mechanismus eukaryotischer Zellen, der direkt die Regulation der Genexpression beeinflusst. Diese Regulation erfolgt dabei auf verschiedenen Ebenen, wie beispielsweise der Transkription, der Translation oder den posttranskriptionellen Prozessierungsmechanismen von mRNA. Der nukleozytoplasmatische Export von mRNAs wird hierbei der posttranskriptionellen Prozessierung von mRNA zugerechnet. Dabei galt lange Zeit das Dogma, dass zelluläre mRNAs über das Heterodimer TAP-p15 vom Zellkern ins Zytoplasma transportiert werden. Inzwischen zeigte sich aber, dass bestimmte Gruppen induzierbarer zellulärer mRNAs unerwarteterweise über das Karyopherin CRM1 ins Zytoplasma translozieren. So wird beispielsweise der nukleozytoplasmatische Transport von Transkripten sogenannter early response genes CRM1-abhängig vermittelt. Doch auch mRNAs immunrelevanter Proteine wie das Transkript des Glykoproteins CD83 konnten unlängst als CRM1-abhängig identifiziert werden. Von CD83 wird vermutet, dass es bei der Aktivierung der zellulären T-Zellantwort eine wichtige Rolle spielt und unter anderem von reifen Dendritischen Zellen exprimiert wird. Weitere zelluläre Komponenten des CRM1-abhängigen CD83 mRNA-Transports wurden kürzlichidentifiziert: Das RNA-Bindeprotein HuR, welches mit einem cis-aktiven posttranscriptional regulatory element (PRE) in der kodierenden Region CD83 mRNA interagiert, sowie das Phosphoprotein APRIL, welches als Adaptorprotein den HuR:CD83 mRNA Komplex mit dem CRM1-Rezeptor verknüpft.
Die in der vorliegenden Arbeit durchgeführte detaillierte Analyse dieser beiden Komponenten HuR und APRIL in der vorliegenden Arbeit lieferte neue Einblicke hinsichtlich ihrer Interaktion und Regulation im CRM1-abhängigen CD83 mRNA-Kernexport. So konnte bezüglich der Spezifität der Bindung von HuR an das cis-aktive PRE der CD83 mRNA gezeigt werden, dass es sich hierbei um eine struktur- und nicht um eine sequenzspezifische Interaktion handelt. Des Weiteren machte die ausführliche Charakterisierung des Phosphorproteins APRIL deutlich, dass es sich bei diesem Protein um einen wichtigen Regulator der Genexpression von CD83 handelt. Neben der bereits bekannten Phosphatakzeptorstelle T244 von APRIL konnten mit S158 und S210 zwei weitere Phosphorylierungsstellen identifiziert werden. Dabei zeigte sich, dass nicht nur die Modifikation an T244, sondern auch an S210 für die nukleozytoplasmatische Translokation des Proteins eine wichtige Rolle spielt. Interessanterweise wird die posttranslationale Modifikation aller drei APRIL-Phosphatakzeptorstellen durch die Casein Kinase 2 (CK2) vermittelt, einer pleiotropen Kinase, die eine Vielzahl zellulärer Mechanismen reguliert.
Wie in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden konnte, erfolgt die Regulation der CD83 Expression über die Untereinheit α' der CK2. Des Weiteren konnte erstmalig eine direkte Korrelation zwischen der CD83 und APRIL Expression im komplexen und lebensnahen Zellsystem primärer Dendritischer Zellen dargestellt werden. Zudem hat die erfolgreiche Konstruktion transgener Mäuse, die ein gefloxtes APRIL-Gen tragen, die Grundlage für zukünftige Studien im Tiermodell geschaffen. Diese transgene Mauslinie ermöglicht für weiterführende Arbeiten eine gewebsspezifische und/oder induzierbare Deletion von APRIL, so dass zukünftig weitere wichtige Erkenntnisse bezüglich der Funktion von APRIL für die Genexpression von CD83, aber auch für weitere CRM1-abhängige Transkripte im Gesamtorganismus erlangt werden können. Die umfangreiche Analyse der zellulären Proteine HuR und APRIL im Rahmen dieser Arbeit hat neue Werkzeuge und Erklärungsansätze hinsichtlich des CRM1-abhängigen CD83 mRNA-Exports geschaffen, so dass die CRM1-abhängige CD83 mRNA-Exportmaschinerie als Modellmechanismus für den Transport zellulärer CRM1-abhängiger mRNAs betrachtet werden kann.