Relevanz von Tristetraprolin in Entzündungen und Krankheiten

Entzündungsreaktionen spielen im Organismus eine wichtige Rolle, um diesen vor irreparablen Schäden zu bewahren. Paradoxerweise führen Entzündungen im Falle einer inkorrekten Regulierung aber auch zu chronischen Krankheiten oder können die Entstehung von Krebs begünstigen. Die Basis für die komplexe molekulare Regulation ist hierbei die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NF-kappaB und seine koordinierte Wechselwirkung mit Mitogen-aktivierten-Proteinkinasen (MAPKs). Diese Signaltransduktionswege bewerkstelligen nicht nur die inflammatorische Genexpression sondern auch die Balance zwischen Überleben und Zelltod. Die Koordination von proinflammatorischen Effektoren, die die Initiationsphase einer Entzündungsreaktion steuern, ist mittlerweile gut erforscht, weniger bekannt sind allerdings die Mechanismen, die zur Resolution führen. Ein vielversprechender Kandidat ist hierbei das mRNA-Bindungs und -Degradierungsprotein Tristetraprolin (TTP): es ist in die "AU-rich-element" (ARE)-gesteuerte Degradierung von proinflammatorischen mRNAs, wie TNFalpha und zahlreicher Interleukine, involviert. Darüberhinaus haben wir kürzlich gezeigt, dass TTP eine zweite, mRNA- degradierungs-unabhängige Funktion aufweist, indem es die TNFalpha induzierte, nukleäre NF-kappaB/p65- Translokation abschwächt. Zusätzlich weisen vorläufige Daten darauf hin, dass die Funktion(en) von TTP durch wechselnde Aktivitäten verschiedener MAPKs kontrolliert werden. Diese unterscheiden sich von denen, die im Zusammenhang mit der TTP-mRNA-Degradierung schon beschrieben worden sind. Ausserdem finden wir, dass TTP in die TNFalpha-vermittelte JNK-Aktivierung involviert ist, welche zur Apoptose führt. Darauf basierend ist das Ziel dieses Projektes die neue Funktion von TTP detaillierter zu studieren. Ein Hauptaugenmerk wird darauf liegen, verschiedene Kinasen zu analysieren, welche TTP phosphorylieren und dadurch zur differentiellen Regulierung seiner Aktivitäten bezüglich der Inhibierung von NF-kappaB sowie der ARE-gesteuerten mRNA-Degradierung beitragen. Ein weiterer Ansatz wird sein die phosphorylierungsabhängige Ubiquitinierung von TTP genauer zu untersuchen, da vorläufige Daten darauf hinweisen, dass diese Modifikationen nicht nur degradative sondern auch regulatorische Funktionen bedingen. Darüberhinaus werden TTP-mRNA- degradierungsdefiziente "knock-in" Mäuse dazu dienen, die neue Aktivität von TTP und ihren Einfluss auf die Genexpression in vivo zu erforschen. Diese Experimente werden dazu beitragen, die biologische Funktion von TTP als "bifunktionalen Regulator" in der Aktivierung der NF-kappaB und MAPK-Signaltransduktion, sowie als "Feedback"-Regulator im inflammatorischen Kontext des Endotheliums zu verstehen.

Entzündungsprozesse stellen eine lebensnotwendige Reaktion des Körpers dar um diesen vor schädlichen Einflüssen zu schützen. Daraus ergibt sich, dass eine Fehlsteuerung im Regulationsablauf fürchterliche Auswirkungen auf den gesamten Organismus haben kann. Unser Ziel war es herauszufinden, welche Rolle das Zinkfingerprotein Tristetraprolin, auch bekannt unter TTP, in der Regulation solcher Entzündungsprozesse spielt. Unsere Forschungsergebnisse bringen erstaunliche Details ans Licht und zeigen TTP als neue Komponente der sogenannten tumor-necrosis-factor (TNF)-induzierten Signaltransduktion. Dabei agiert TTP als induzierbarer Regulator, involviert in die Steuerung von Überleben und Zelltod.Die erwähnte TNF-Signaltransduktion stellt ein Schlüsselereignis in der molekularen Entzündungsreaktion dar: induziert durch die Aktivierung des TNF-Rezeptors, sorgt dieser Signalweg durch die funktionelle Kontrolle von Transkriptionfaktoren wie z.B NF-?B und JNK für die natürliche Balance zwischen Überleben und Zelltod. Durch vorwiegend biochemische Ansätze konnten wir zeigen, dass TTP dabei als eine Art timer fungiert: dabei einstehen durch sogenannte Phosphorylierungsvorgänge zuerst verschiedene Proteinformen, welche wir initial als high- (HMW), middle- (MMW) und low-molecular weight (LMW)-TTP beschrieben haben (Schichl et al., 2011). Interessanterweise konnten wir nachweisen, dass spezifisch die HMW-Version des Proteins folglich eine regulatorische Modifikation, eine sogenannte Ubiquitinierung, erfährt. Dieser Prozess führt dazu, dass diese kurzfristig neuentstandene TTP-version spezifisch den JNK Signalweg aktiviert.Eine präzisere funktionelle Analyse hat schließlich ergeben, dass TTP direkt zum aktivierten TNF-Rezeptor rekrutiert wird, wo es ausschließlich in seiner modifizierten HMW-Form die Aufgabe übernimmt, einen aus mehreren Proteinen zusammengesetzten Komplex zu stabilisieren, welcher spezifisch für JNK Aktivität notwendig ist (Resch et al, 2014). Im Zentrum steht hierbei, dass diese besondere TTP-Form gezielt vor dem TNF-induzierten, apoptotischen Zelltod schützt, während ein Verlust dergleichen zum frühen Zelltod führt. In diesem Kontext ist es besonders erwähnenswert, dass die Vitalität bzw. das Wachstum von Krebszellen durch TTP kontrollierbar sind, was letztlich völlig neue Perspektiven bezüglich therapeutischer Interventionen schafft.