Interleukin-4- und IL-13-induzierte Lymphozytenproliferation: Molekulare Charakterisierung neu identifizierter Signaltransduktionswege

• Applicant: Professor André Gessner, Ph.D.
• Subject Area: Immunology
• Term: from 2006 to 2010
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 30164121

Unsere Arbeitsgruppe hat bislang unbekannte Signaltransduktionswege des IL-4 Rezeptors (IL-4R) identifiziert. Ziel des Projektes ist, IL-4-induzierte posttranslationale Modifikationen und Protein-Protein-Wechselwirkungen der drei neu identifizierten Signaltransduktionsproteine JAB1, p62 und p39 des IL-4R aufzuklären. Für p39, über das bislang noch keine Publikationen vorliegen, sollen darüber hinaus Strukturuntersuchungen vorgenommen und, wie für p62 von uns bereits durchgeführt, eine Gen-defiziente Maus generiert werden, um molekulare Details und die biologische Relevanz der neu identifizierten Signalwege aufzuklären. Übersicht über das Vorhaben: lnterleukin-4 (IL-4) und IL-13 führen nach Interaktion mit ihrem Rezeptor zur Proliferation und Differenzierung von Lymphozyten. Die im Typ l und Typ II IL-4- Rezeptorkomplex essentielle, Ligand-bindende Untereinheit ist die IL-4Ra Kette. Die Signalübertragung erfolgt nach bisherigem Kenntnisstand über intrazelluläre Proteinkinasen aus der Familie der Januskinasen (JAK) sowie durch Insulin- Rezeptor-Substrat-1 und -2 (IRS-1/IRS-2), welche nach Phosphorylierung von Tyrosinresten Zellteilung bewirken. IL-4-induzierte Genexpression wird hauptsächlich durch den IL-4 spezifischen Transkriptionsfaktor STAT6 vermittelt. Unsere Arbeitsgruppe konnte zusätzliche intrazelluläre Domänen des IL-4R charakterisieren, die für die Vermittlung von Zellproliferationssignalen essentiell sind. In der Folge wurden von uns drei bislang nicht beschriebene IL-4R Signaltransduktionsmoleküle (JAB1, p62=ZIP [PKC¿-interacting Protein] und p39, bislang noch keine Medline-Einträge) identifiziert, die mit den entsprechenden Domänen interagieren. Kürzlich konnten wir mit Sorting-Nexin-1 einen distalen Interaktionspartner von p39 identifizieren, der eine wichtige Rolle beim Transport und der Internalisierung der IL- 4R Komplexe spielen könnte. Ziel des Projektes ist es, die Relevanz der neu identifizierten IL-4RInteraktionspartner für verschiedene IL-4 und IL-13 Funktionen in vitro und in vivo weiter zu untersuchen. Hierzu soll, wie für p62 bereits von uns etabliert, eine p39 Gen-defiziente Maus generiert und hinsichtlich verschiedener IL-4-Funktionen untersucht werden. Weiterhin sollen die intrazellulären Lokalisation und posttranslationalen Modifikationen der Signaltransduktionsmoleküle nach Bindung von IL-4 und IL-13 an den Rezeptorkomplex analysiert werden. Protein-Protein Interaktionsstudien sollen mit gereinigten rekombinanten Proteinen im zellfreien System durchgeführt werden. Von uns hergestelltes rekombinantes p39 soll in Zusammenarbeit mit H. Dobbek (Universität Bayreuth) für die Kristallstrukturuntersuchungen dieses Proteins eingesetzt werden. Wir sind davon überzeugt, dass die geplanten Untersuchungen zur Aufklärung der funktionellen Relevanz und molekularer Details der bislang nicht beschriebenen Signaltransduktionswege der IL-4-Rezeptorkomplexe führen werden.

• DFG Programme: Research Grants