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Regulation der Toll-like Rezeptor-vermittelten Signaltransduktion durch die hämatopoetische GTPase RhoH

Metzdorf, Daniela

English Title: Regulation of Toll-like receptor signalling through the haematopoietic GTPase RhoH

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PDF, German
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Abstract

Die atypische Rho-GTPase RhoH ist an der Signalweiterleitung vieler Immunrezeptoren beteiligt. So wurde beschrieben, dass sowohl T-Zell Rezeptor (TCR)- als auch Fce Rezeptor (FceRI)-vermittelte Signalkaskaden RhoH-abhängig verlaufen. RhoH-defiziente Mastzellen zeigten daher eine eingeschränkte Degranulation und Zytokin-Produktion nach FceRI-Stimulation. Ein wichtiger Transkriptionsfaktor der Zytokin-Produktion ist NFkB. Neben adaptiven Immunprozessen gibt es auch viele Signalwege des angeborenen Immunsystems, die zu einer NFkB-Aktivierung führen und somit potentiell durch RhoH beeinflusst werden. Ein wichtiger Bestandteil des angeborenen Immunsystems sind die Toll-like Rezeptoren (TLR). Als so genannte Mustererkennungsrezeptoren binden sie an konservierte pathogene Strukturen. Nach erfolgter Liganden-Bindung wird eine Signalkaskade in Gang gesetzt, die zu einer NFkB-abhängigen Zytokin-Expression führt. Durch die freigesetzten Zytokine werden weitere Immunzellen an den Entzündungsherd gelockt und eine Immunantwort eingeleitet. In dieser Arbeit wurde die Funktion von RhoH im TLR-Signalweg von Mastzellen und Makrophagen untersucht. Zunächst konnte gezeigt werden, dass RhoH auch von Makrophagen exprimiert wird. Da RhoH konstitutiv aktiv ist, scheint es wahrscheinlich, dass die Expression streng reguliert wird, um selektive Funktionen zu ermöglichen. In Versuchen mit murinen Makrophagen führte die Stimulation von Toll-like Rezeptoren zu einer Abnahme der RhoH-Expression. Darüber hinaus konnte gezeigt werden, dass RhoH-defiziente Makrophagen nach TLR-Stimulation verstärkt pro-inflammatorische Zytokine wie TNF, IL-6 und IL-12p40 produzieren. Im Gegensatz dazu war die Produktion des inhibitorischen Zytokins IL-10 in diesen Zellen eingeschränkt. Mastzellen von RhoH-defizienten Mäusen zeigten dagegen einen allgemeinen Defekt in der Zytokin-Produktion. Das veränderte Stimulationsverhalten RhoH-defizienter Makrophagen und Mastzellen lässt sich vermutlich auf eine verminderte Syk-Aktivierung dieser Zellen zurückführen. Syk ist eine Kinase, die eine entscheidende Rolle im FceRI-Signalweg von Mastzellen spielt und deren Aktivität RhoH-abhängig ist. Außerdem wurde eine Beteiligung von Syk an der TLR-Signaltransduktion von Monozyten und Makrophagen beobachtet. In dieser Arbeit konnte für murine Makrophagen eine Korrelation der Syk-Inhibition mit einer verstärkten Produktion pro-inflammatorischer Zytokine und einer eingeschränkten Produktion des inhibitorischen Zytokins IL-10 nachgewiesen werden. Somit scheint diese Kinase in Makrophagen einen negativen Feedbackmechanismus der pro-inflammatorischen Zytokin-Produktion zu induzieren.

Translation of abstract (English)

RhoH is a haematopoiesis-specific, GTPase-deficient member of the Rho family of small GTPases. Because of its GTPase-deficiency, RhoH remains in an active, GTP-bound state. Thus a mechanism for controlling RhoH function is likely to exist at the transcriptional or post-translational level. Expression of RhoH was found to be crucial for immune-receptor-signaling of B cells, T cells and mast cells. In mast cells RhoH regulates Fce-receptor (FceRI)-induced degranulation and cytokine production by facilitating Syk-activation. Additionally, RhoH affects RhoA- and Rac1-mediated NFkB-activation in Jurkat cells. NFkB is a transcription factor that modulates cytokine production through receptors of the adaptive and the innate immune system. Toll-like receptors (TLRs) are important pathogen recognition receptors of the innate immune system. Signaling through TLRs leads to the activation of transcription factors such as NFκB followed by the induction of pro-inflammatory cytokines. Within this work the function of RhoH in TLR-signaling of mast cells and macrophages was analyzed. Besides the well described expression of RhoH in T cells, B cells and mast cells, we also found considerable levels of RhoH mRNA in murine macrophages. In these cells we could show that expression of RhoH can be regulated by stimulation with artificial TLR-ligands. Experiments with macrophages from RhoH deficient mice revealed an increased production of pro-inflammatory cytokines like TNF, IL-6 and IL-12p40 in the absence of RhoH. In contrast, production of the inhibitory cytokine IL-10 was impaired in these cells. However, mast cells from RhoH-deficient mice had a general defect in cytokine production. As RhoH expression is indispensable for Syk-activation in mast cells and because Syk was found to be a regulator for TLR-signaling in monocytes and macrophages, we suspected that alterations in TLR-mediated cytokine production are probably due to an impaired Syk-activation of RhoH-deficient cells. In fact our experiments indicate that TLR-mediated Syk activation is RhoH-dependent and Syk-inhibition reflects the phenotype of RhoH-deficient macrophages. Taken together, our data suggest RhoH as a molecular switch that allows cells to fine-tune their response to TLR-mediated inflammation through a Syk-dependent feedback mechanism.

Item Type: Dissertation
Supervisor: Dalpke, Prof. Dr. Alexander
Date of thesis defense: 20. July 2012
Date Deposited: 02. Aug 2012 07:42
Date: 2012
Faculties / Institutes: Medizinische Fakultät Heidelberg > Dekanat der Medizinischen Fakultät Heidelberg
Subjects: 570 Life sciences
Uncontrolled Keywords: RhoH , Makrophagen , Toll-like Rezeptor , NFkB , SykRhoH , Macrophages , Toll-like receptor , NFkB , Syk
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