Mechanismen und Prinzipien der Tumornekrosefaktor (TNF)-Rezeptor-Aktivierung

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Günther Wajant
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2012 bis 2015
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 232775293

Die Aktivierung von TNF-Rezeptoren erfolgt durch Liganden der Tumornekrosefaktor (TNF)-Familie, die typischerweise als trimere Typ-2-Membranproteine exprimiert werden. Von diesen membranstän-digen Liganden können sich durch proteolytische Prozessierung auch lösliche Moleküle ableiten. Die Bindung von membranständigen TNF-Liganden resultiert immer in einer starken Aktivierung rezeptor-assoziierter Signalwege. Auf die Bindung löslicher Ligandentrimere reagieren TNF-Rezeptoren jedoch sehr unterschiedlich. So gibt es TNF-Rezeptoren, die sehr effizient durch ihre löslichen Liganden sti-muliert werden (z.B. TNFR1), aber auch solche, bei denen die Bindung des löslichen Liganden keine oder eine nur sehr geringe Rezeptoraktivierung zur Folge hat (z.B. TNFR2). Die mangelnde Aktivier-barkeit mancher TNF-Rezeptoren durch lösliche TNF-Liganden spiegelt dabei eine fehlende Qualität des betreffenden TNF-Rezeptortyps wider und weniger eine Limitation auf Seite des Liganden. So stimuliert z.B. lösliches TNF sehr gut die TNFR1-Signaltransduktion, aktiviert aber trotz Bindung den TNFR2 nicht.Ein zentraler Befund unserer bisherigen Arbeiten ist, dass die sekundäre Aggregation von sich initial bildenden trimeren TNF-Ligand-Rezeptor-Komplexen einen wichtigen, wenn nicht sogar essentiellen Schritt in der Aktivierung vieler TNF-Rezeptor-assoziierter Signalwege darstellt. Diese Idee wird für TNF-Rezeptoren, die durch membranständige TNF-Liganden stark, aber durch lösliche TNF-Liganden nicht oder nur wenig gut stimuliert werden, durch verschiedenste Befunde gestützt. Für TNF-Rezeptoren hingegen, die bereits durch lösliche Ligandentrimere stark aktiviert werden, ist noch un-klar, ob es auch hier zu einer sekundären Oligomerisierung der Ligand-Rezeptor-Komplexe kommt. Diese grundsätzliche Fragestellung soll durch einen bimolekularen Lumineszenz-Komplementationsassay, Koimmunpräzipitationsexperimente, und single-molecule tracking-Fluoreszenzmikroskopie am Beispiel des TNFR1 beantwortet werden.Vor dem Hintergrund, dass wir in unpublizierten Vorarbeiten gefunden haben, dass der TNFR1 bereits als lösliches monomeres Molekül hochaffin an TNF bindet, soll auch geklärt werden, ob solche durch shedding entstehenden löslichen Rezeptormoleküle in trimere und oligomere TNF-Ligand-Rezeptor-Komplexe eingebaut werden und dort als dominant-negative Inhibitoren wirken. Aufgrund von Hinweisen aus der Literatur und eigenen Ergebnissen soll weiterhin die Möglichkeit untersucht werden, dass die Aktivierung verschiedener Signalwege in unterschiedlicher Weise von der sekundären Aggregation von TNF-Ligand-Rezeptor-Komplexen abhängig ist. Hierfür sollen die Identi-tät, Mengenverhältnisse und eventuelle Modifikationen von Signalproteinen, die an trimere und oligo-mere TNFR2- und CD95-Komplexe assoziieren, vergleichend mittels Massenspektrometrie und Wes-tern Blot-Analysen untersucht und bezüglich ihrer Bedeutung für die Signaltransduktion der genannten Rezeptoren evaluiert werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen