Untersuchungen zur Effektivität des IL-6 classic- und trans-signalings
Year: 2023
Type: dissertation
Abstract: Zytokine der IL-6 Familie sind wichtige Signalmoleküle, die an der Regulation des Immunsystems beteiligt sind. Fehlregulationen der IL-6 Signaltransduktion spielen eine entscheidende Rolle bei der Entstehung von verschiedenen Krankheitsbildern wie z.B. rheumatoider Arthritis oder Krebs. Zur Therapie der rheumatoiden Arthritis können folglich auch Moleküle, die die IL-6 Signaltransduktion hemmen, wie z.B. der monoklonale Antikörper Tocilizumab, eingesetzt werden. IL-6 wirkt über einen IL-6- spezifischen α-Rezeptor (IL-6R) in Kombination mit einem β-Rezeptor, dem ubiquitär exprimierten Glykoprotein 130 (gp130). Der IL-6-Rezeptor kommt im Gegensatz zum gp130 nur auf spezifischen Zellen, wie beispielsweise Leukozyten oder Hepatozyten, vor. Nach Bindung des IL-6R durch IL-6 erfährt IL-6 eine Konformationsänderung, die eine Affinität zu gp130 schafft. Infolgedessen kommt es zu einer Rekrutierung von zwei gp130-Molekülen an den IL-6/IL-6R Komplex. Die Komplexierung von gp130 durch IL- 6 bedingt dann eine Aktivierung von Januskinasen, die durch die Phosphorylierung von gp130 Tyrosinseitenketten die Aktivität von Transkriptionsfaktoren wie z.B. STAT3 regulieren. Eine Aktivierung des IL-6 Signalweges über den membranständigen IL-6R bezeichnet man dabei als classic-signaling. Zusätzlich können durch eine lösliche Form des IL-6R auch Zellen durch IL-6 aktiviert werden, die keinen membranständigen IL-6R exprimieren. Dies wird als IL-6 trans-signaling bezeichnet. Die physiologischen Auswirkungen von IL-6 classic- und trans-signaling unterscheiden sich interessanterweise deutlich. So wird classic-signaling eher mit regenerativen Prozessen, trans-signaling dagegen eher mit chronisch entzündlichen Prozessen assoziiert. Diese Arbeit beschäftigt sich mit vergleichenden Aspekten von IL-6 classic- und trans- signaling. Vorausgegangene Studien haben gezeigt, dass unter physiologischen Konzentrationen von IL-6 und sIL-6R nur ein sehr geringer Teil des IL-6 als IL-6/sIL-6R- Komplex vorliegt. Weiterhin ist bekannt, dass die Gleichgewichtsdissoziations- konstante (KD) des IL-6/IL-6R Komplexes circa zehnfach geringer ist, als die KD des IL- 6/IL-6R/gp130 Komplexes. Dies legt den Schluss nahe, dass unter physiologischen Bedingungen IL-6 classic-signaling bevorzugt ablaufen könnte, da hierfür eine Bindung von IL-6 an den IL-6R auf der Membran sofort durch die Bindung von gp130 stabilisiert und Signaltransduktion eingeleitet werden könnte. Um diese Hypothese zu überprüfen, wurde in dieser Arbeit anhand von Zellkulturmodellen untersucht, ob und in welchem Ausmaß diese beiden Prozesse in Ko-Kulturen von Zellen, die entsprechend responsiv für classic- oder trans-signaling sind, ablaufen können. Zu diesem Zweck wurde ein durchflusszytometrie- und fluoreszenzmikroskopiebasiertes Assaysystem etabliert, welches die Analyse einzelner Zellpopulationen in Ko-Kultur erlaubt. Mit Hilfe dieses Assaysystems konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass bei geringen IL-6 Konzentrationen classic-signaling überwiegt. Schon bei moderaten IL-6 Konzentrationen können classic- und trans-signaling gleichberechtigt ablaufen. Zudem lässt sich aus diesen Daten ein Wendepunkt ablesen, ab welchem classic-signaling nicht mehr überwiegt. Des Weiteren konnte festgestellt werden, dass der membranständige IL-6R die Sensitivität zu Hyper-IL-6 limitiert. Diese neuen Erkenntnisse tragen zu einem besseren Verständnis des IL-6 signalings bei und liefern Konzentrationsbereiche, in denen IL-6 classic- und trans-signaling koexistieren.
Author: Kionke, Julian Philipp
Language: German
Subfield: Immunology
Field: Immunology and Microbiology
Domain: Life Sciences
Open Access status: green
OpenAlex ID: W7034560378