Der PKCtheta/Cbl-b Signalweg in der immunologischen Toleranz

Das Immunsystem sorgt dafür, dass sich ein Organismus erfolgreich gegen die permanenten Attacken verschiedener Pathogene wie Bakterien, Viren oder Parasiten verteidigen kann. Im Rahmen der sogenannten "Immunosurveillance" ist das Immunsystem sogar in der Lage, sich entwickelnde Tumore zu eliminieren. Andererseits können unangemessene Immunreaktionen zu Autoimmunerkrankungen wie Multiple Sklerose oder Lupus erythematodes führen. Deshalb ist eine immanente Feinabstimmung äußerst wichtig, die das Immunsystem nur dann aktiviert, wenn es benötigt wird, es aber hemmt, wenn es potentiell schädlich wäre. In den letzten Jahren kristallisierte sich die Klasse der E3 Ubiquitin Ligasen immer mehr als Schlüsselfaktoren der negativen Regulierung von Immunreaktionen heraus. Auf diese Weise hindern sie das Immunsystem daran, Eigengewebe anzugreifen. Speziell die RING-Typ E3 Ligase Cbl-b wurde als zentral für die Induktion einer immunologischen Toleranz und für die Verhinderung von Autoimmunität beschrieben. Trotz der offenkundigen Relevanz von Cbl-b für die Aufrechterhaltung eines immunologischen Gleichgewichts ist jedoch erstaunlich wenig über die Regulierung von Cbl-b selbst bekannt. Darüberhinaus sind die Zielproteine von Cbl-b, die ubiquitiniert und somit negativ reguliert werden, großteils nicht identifiziert. Wir planen daher, den T-Zell-Rezeptor/Cbl-b Signalweg im Detail zu untersuchen, und zwar sowohl die Bedingungen, die zur Aktivierung bzw. Inaktivierung von Cbl-b führen, als auch die Zielproteine, die von Cbl-b ubiquitiniert werden. Unsere Forschung wird sich im Besonderen mit dem PKCtheta/Cbl-b-Konnex befassen, der vor Kurzem von unserer Gruppe als zentrales Modul für die Aufrechterhaltung einer Balanz von T-Zell- Aktivierung und -Hemmung identifiziert wurde. Unser Projekt wird sich vor allem den folgenden Hauptthemen widmen: Die posttranslationelle Regulierung von Cbl-b als ein entscheidender Mechanismus, ein Gleichgewicht zwischen einer produktiven Immunantwort und einer immunologischen Toleranz herzustellen, abhängig von verschiedenen Stärken des Antigen-Stimulus. Die Rolle der PKCtheta/Cbl-b/c-Cbl Interaktion in T-Zellen mit besonderer Berücksichtigung des Akt/PKB Signalwegs. Die Evaluierung von Cbl-b-Funktionen in T-Zellen und eine Suche nach kritischen Zielproteinen, die von Cbl-b nach der T-Zell-Aktivierung ubiquitiniert werden. Den PKCtheta/Cbl-b/Zielprotein Signalweg zu aufzuklären wäre sowohl ein großer Fortschritt in der T-Zell Grundlagenforschung und würde darüberhinaus positive Implikationen für unser Bemühen haben, Erkrankungen des Immunsystems zu mildern.

TGF? ist hauptsächlich im Immunsystem exprimiert und einer der Schlüsselregulatoren der Immunhomöostase und der peripheren T-Zell-Toleranz. Es wurde gezeigt, dass TGF? die T-Zell-Aktivität hemmt und so Autoimmunität unterdrückt. Andererseits konnte nachgewiesen werden, dass Krebszellen TGF? ins Tumorgewebe ausschütten, was essentiell dazu beiträgt, dass Tumorzellen dem Immunsystem entkommen. Zusätzlich zu den immunsuppressiven Eigenschaften von TGF? ist dieses Zytokin essentiell für die Differenzierung von T-Zellen in verschiedene Effektor-T-Zell-Untergruppen.Aufgrund dieser zentralen immunregulatorischen Rolle von TGF? ist es wichtig, die Signale zu verstehen, die dieses Zytokin in der T-Zelle auslöst. Eine gestörte Signalweiterleitung vom TGF?-Rezeptor in die Zelle kann Autoimmunerkrankungen auslösen, aber auch effektive T-Zell-Reaktionen gegen Krebszellen verhindern.Die Arbeitsgruppe um Dr. Thomas Gruber von der Sektion für Zellgenetik (Department für Medizinische Genetik, Molekulare und Klinische Pharmakologie) unter der Leitung von Univ.-Prof. Gottfried Baier konnte nun weitere Aufklärungsarbeit innerhalb des TGF? Signalwegs leisten. Schon vor einiger Zeit wurde gezeigt, dass Cbl-b, ein Protein aus der Klasse der Ubiquitin-Ligasen, eine wesentliche Rolle in der Vermittlung der intrazellulären Wirkungen von TGF? spielt. T-Zellen, denen das Gen für Cbl-b entfernt wurde, sind resistent gegenüber der Wirkung von TGF?. Als Folge davon können Mäuse, denen das Cbl-b Gen fehlt, sehr effizient Tumoren abstoßen, sie sind aber gleichzeitig auch anfälliger für Autoimmunerkrankungen. Bisher war es aber völlig unklar, auf welche Weise Cbl-b den TGF? Signalweg reguliert.Die Arbeitsgruppe um Dr. Gruber konnte nun zeigen, dass Cbl-b für den Abbau eines bestimmten Inhibitors der TGF? Signalkaskade verantwortlich ist. Dieses Protein mit der Bezeichnung Smad7 hemmt spezifisch die Wirkungen von TGF?, was dazu führt, dass die T-Zelle nur mehr schwach auf dieses Zytokin reagiert. Als Folge davon ist die Zelle überaktiv, d.h. sie kann gesundes Gewebe, aber auch Tumorzellen angreifen. Die Arbeitsgruppe fand heraus, dass Smad7 von Cbl-b für den Abbau markiert und vorbereitet, das heißt "ubiquitiniert" wird. Durch diesen Vorgang sorgt Cbl-b dafür, dass die T-Zelle gegenüber TGF? sensibilisiert wird und der Organismus gegen die Entwicklung von Autoimmunerkrankungen gefeit ist. Die andere Seite der Medaille ist aber, dass dadurch eine effiziente Tumorabstoßung verhindert wird. Dass eine Cbl-b Inaktivierung tatsächlich zu erhöhter Tumorabstoßung führt, konnte die Arbeitsgruppe bereits in früheren Publikationen nachweisen. Eine pharmakologische Modulation dieses Signalwegs führt dazu, dass die T-Zellen gegenüber Tumorzellen "angriffslustiger" werden. Mit dieser direkten und funktionell entscheidenden Cbl-b/Smad7 Interaktion hat die Arbeitsgruppe jetzt allerdings den zugrundeliegenden molekularen Regulatormec