Funktionelle Charakterisierung der Signaltransduktionskaskade des LFA-1-Integrins

Episode von Fakultät für Chemie und Pharmazie - Digitale Hochschulschriften der LMU - Teil 01/06 von Ludwig-Maximilians-Universität München · 30. Mai 2001

Die Aktivierung von T-Lymphozyten ist ein essentieller Prozeß für die Regulation der

adaptiven Immunantwort. Hierbei werden in Folge einer Antigen-Exposition über

verschiedene Oberflächenrezeptoren intrazelluläre Signaltransduktionsprozesse initiiert,

welche in einer klonalen Expansion von T-Lymphozyten sowie deren Differenzierung zu

Effektor- oder Gedächtniszellen resultieren. Die Spezifität dieser Prozesse wird durch die

Wechselwirkung zwischen dem jeweiligen T-Zell-Antigenrezeptor (TCR) und einem

Antigen-beladenen MHC-Molekül vermittelt, einer Interaktion, die allerdings nicht

hinreichend für eine vollständige und dauerhafte Aktivierung der T-Zelle ist. Hierzu ist die

Aktivierung sogenannter akzessorischer Oberflächenrezeptoren nötig, welche sowohl zur

Verstärkung der Zell-Zell-Adhäsion als auch zur Induktion intrazellulärer Signalwege

beitragen. Ein costimulatorisches Signal für naive T-Lymphozyten vermittelt zum Beispiel

das CD28-Molekül, wodurch der Übergang dieser Zellen in einen anergischen Zustand

verhindert und Zellproliferation ermöglicht wird. Zur Verstärkung der Zell-Zell-Interaktion

tragen demgegenüber vor allem Adhäsionsmoleküle wie Selektine, Cadherine und Integrine

bei. Der einzige Vertreter der β2-Integrinfamilie auf Lymphozyten, LFA-1, stand im Zentrum

der im Folgenden beschriebenen Analysen.

Es gab bereits Anhaltspunkte dafür, daß LFA-1 neben seiner Adhäsionsfunktion auch in

Signaltransduktionsprozesse involviert ist. Allerdings sind die molekularen Mechanismen der

LFA-1-vermittelten Signalwege bislang unvollständig charakterisiert. Dies liegt vor allem

darin begründet, daß eine hochaffine Ligandenbindung erst nach einer Konformationsänderung

des Integrins erfolgen kann. Eine solche Aktivierung des Integrins wird beispielsweise

durch Stimulation der T-Lymphozyten über den T-Zell-Antigenrezeptor induziert,

wodurch sich jedoch LFA-1-abhängige Signale mit denen des TCRs überlagern.

Daher wurde im Verlauf der hier vorliegenden Arbeit ein auf Fusionsproteinen

basierendes experimentelles System etabliert, welches eine aktivierungsunabhängige Untersuchung

der LFA-1-vermittelten Signaltransduktion ermöglicht. Hierdurch wurde gezeigt, daß

in humanen T-Lymphozyten die Aggregation der zytoplasmatischen Domäne der

Integrin β2-Kette (CD18-Untereinheit) zur Erhöhung der intrazellulären Calciumkonzentration,

zur IL-2-Promotoraktivierung sowie zum Anstiegs des Phosphotyrosingehalts

zellulärer Proteine führte. Die Modulation dieser charakteristischen T-Zell-

Aktivierungsparameter wird durch die zytoplasmatische Domäne der β2-Untereinheit von LFA-1 induziert, nicht aber durch die intrazellulären Anteile der Integrin αL- bzw. β1-Kette.

Weiterhin konnte demonstriert werden, daß ein für die β2-Untereinheit spezifisches NPXFSequenzmotiv

für deren Signalfunktion erforderlich ist. Dieselbe Region ist ebenso für die

Signaltransduktion des nativen LFA-1-Gesamtmoleküls von elementarer Bedeutung. Überdies

zeigten Untersuchungen in TCR-defizienten T-Zellen, daß die Oberflächenexpression des

T-Zell-Rezeptors für den LFA-1-induzierten Signalweg essentiell ist. Demgegenüber erfolgte

die intrazelluläre Calciummobilisierung durch das CD28-Molekül auch unabhängig von einer

Expression des TCRs.

Insgesamt konnte durch die vorliegenden Analysen die wesentliche Bedeutung des

zytoplasmatischen Anteils der β2-Untereinheit des LFA-1-Integrins für den Prozeß der

T-Zell-Aktivierung dokumentiert werden. Darüberhinaus wurde eine bisher unbekannte

funktionelle Kooperativität zwischen LFA-1 und Komponenten des T-Zell-Antigenrezeptors

aufgezeigt.

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