CD8 Genexpression und T-Zell-Entwicklung

Forschungsprojekt P 14261CD8 Genexpression und T-Zell-EntwicklungWilfried ELLMEIER 24.01.2000 T-Zellen sind Lymphozyten, die wichtige Funktionen im Immunsystem ausüben. Eine Hauptart von T-Zellen, die sogenannten "Helfer" T-Zellen, erkennt pathogen-infizierte Zellen. Das führt zur Stimulierung und Aktivierung von anderen immunregulatorischen Zellen durch lösliche Proteinfaktoren, die von der "Helfer" T-Zelle produziert werden. Dadurch wird eine starke Imunantwort induziert. Die zweite Hauptart von T-Lymphozyten, die sogenannten zytotoxischen T-Zellen, erkennt und eliminiert infizierte Zellen direkt. Im Rahmen des FWF Projektes versuche ich auf molekularer Ebene aufzuklären, wie T-Zellen entstehen. Zytotoxische und "Helfer" T-Zellen entwickeln sich im Thymus aus einer gemeinsamen Vorläuferzelle, wobei der Mechanismus dieser Differenzierung nicht bekannt ist. Ein Schwerpunkt meines Forschungsprojektes liegt im Studium der Regulation der Genexpression des CD8 Moleküles, welches sowohl in den Vorläuferzellen als auch in zytotoxischen T-Zellen, aber nicht in "Helfer" T-Lymphozyten vorhanden ist. Da zytotoxische T-Zellen fast immer CD8 expremieren, ist es sehr wahrscheinlich, das Faktoren, die die Expression von CD8 regulieren, auch in der Differenzierung einer Vorläuferzelle in eine zytotoxischen T-Zelle eine Rolle spielen. Deshalb ist ein Ziel meiner Studien, diese Faktoren zu isolieren und dadurch die Regulation der CD8 Genexpression zu verstehen.

T-Zellen gehören zu den weißen Blutkörperchen und üben wichtige Funktionen im Immunsystem aus. Sie teilen sich in zwei Hauptarten auf: in die "Helfer"- und in die zytotoxischen T-Zellen. Sie wirken unterschiedlich. Die "Helfer"-T-Zellen treten z. B. bei Infektionen in Aktion und wirken indirekt, indem sie dazu beitragen, dass andere Zellen des Immunsystems mobilisiert werden, sodass es zu einer Immunantwort kommt. Die zytotoxischen T- Zellen wirken so, dass sie infizierte Körperzellen oder Tumorzellen erkennen und selbstständig zerstören. Beide entstehen im Thymus, einem Organ direkt oberhalb des Herzens, und zwar aus einer gemeinsamen Vorläuferzelle. Die langfristige Fragestellung, die wir mit Hilfe unseren Studien aufklären wollen lautet: wann entsteht aus einer Vorläuferzelle eine Helfer-T-Zelle, wann eine zytotoxische T-Zelle? Als Modellsystem benutzten wir die T-Zell-Entwicklung in der Maus. Ein erster Anhaltspunkt für die Analyse des Mechanismus ist die Tatsache, dass die Vorläuferzellen die Oberflächenmoleküle CD4 und CD8 aufweisen, die zytotoxischen T-Zellen hingegen nur CD8, die Helfer-T-Zellen nur CD4. Diese Tatsache erlaubt die Annahme, dass Faktoren, die die Entstehung von CD8 steuern, auch bei der Ausformung einer Vorläufer- in eine zytotoxische T-Zelle eine Rolle spielen. Deshalb untersuchen wir, wie CD8 gesteuert wird. Eine wichtige Komponente dieser Steuerung liegt in bestimmten DNA-Sequenzen, den so genannten CD8- Enhancern. Im Rahmen unseres FWF Projektes entfernten wir diese Sequenzen einzeln oder in Kombination aus dem Genom der Maus, um sie auf ihre Notwendigkeit für die Entstehung von CD8 zu testen. Die Ergebnisse unserer Untersuchungen haben aufgezeigt, dass es, je nachdem, welche Sequenzen entfernt worden sind, zu einer teilweisen Störung der CD8-Produktion in zytotoxischen T-Zellen, in der Vorläufer- oder in der Vorläuferzelle der Vorläuferzelle kommt. Weitere funktionielle Analysen dieser T-Zellen haben gezeigt, dass die Störung durch eine defekte "Öffnung" des DNA Bereiches (des sogenannten Chromatins) um das CD8 Gen hervorgerufen worden ist. Diese "Öffnung" ist eine Vorraussetzung, das CD8 überhaupt produziert werden kann. Die unerwarteten Ergebnisse unserer Studien bedeuten, dass einige dieser CD8-Enhancer-Sequenzen nicht mit Faktoren in Wechselwirkung treten, die die eigentliche Produktion von CD8 tatsächlich auslösen, sondern das sie eher mit Faktoren interagieren, die für die "Öffnung" des CD8 Genbereich verantwortlich sind.