Das Tyrosin 759 des Signaltransduktors gp130 in der IL-6-abhängigen Proliferation von Prä-B-Zellen

Friederichs, Kerstin; Heinrich, Peter C.

doi:HT014346888

Das Tyrosin 759 des Signaltransduktors gp130 in der IL-6-abhängigen Proliferation von Prä-B-Zellen

Friederichs, Kerstin (Author)

2004

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Kerstin Friederichs

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2004

Umfang75 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2004

Genehmigende Fakultät
Fak10

Hauptberichter/Gutachter
Heinrich, Peter C. (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2004-11-26

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-10198
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/52652/files/Friederichs_Kerstin.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; IL-6 (frei) ; SHP-2 (frei) ; SOCS3 (frei) ; gp130 (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Für die Signaltransduktion von IL-6 ist die Bildung eines ternären Zytokin-Rezeptor-Komplexes bestehend aus IL-6, dem spezifischen a-Rezeptor gp80 und der signaltransduzierenden Untereinheit gp130 essentiell. Nach Bildung des Rezeptorkomplexes phosphorylieren die intrazellulär konstitutiv an gp130 gebundenen Janus-Kinasen Jak1, Jak2 und Tyk2 die zytoplasmatischen Tyrosine von gp130. Diese stellen Rekrutierungsstellen für die Transkriptionsfaktoren STAT1 und STAT3, die Protein-Tyrosin-Phosphatase SHP2 und den feedback Inhibitor SOCS3 dar. Die Rekrutierung der Tyrosin-Phosphatase SHP2 an den Phosphotyrosinrest 759 von gp130 und die sich anschließende Aktivierung der Ras/Raf/MAPK-Kaskade wird für IL-6-abhängige Regulation von Wachstum und Differenzierung verantwortlich gemacht. SHP2 ist jedoch auch an der IL-6-Signalabschaltung beteiligt. In Abhängigkeit von der Bindung an den Phosphotyrosinrest 759 von gp130 üben SHP2 und SOCS3 ihre inhibitorische Funktion aus. Die Stimulation von B-Zellen mit IL-6 führt zur Wachstums-Induktion dieser Zellen. Bislang lagen bei der Aufklärung der für das Wachstum essentiellen Faktoren und Signaltransduktionswege widersprüchliche Ergebnisse vor. Wir haben gefunden, daß ein einzelnes STAT-Bindungsmotiv in einer gp130 add-back-Mutante ausreichend ist, um eine IL-6-abhängige Proliferation zu induzieren (Schmitz et al. (2000), J. Immunol. 164: 848-854). Fukada et al. dagegen zeigten in ähnlichen Experimenten mit deletierten chimären Rezeptoren, daß zusätzlich zu STAT3 auch die SHP2-Aktivierung für die Zellproliferation essentiell ist (Fukada et al. (1996) Immunity, 5: 449-460). Dieser Widerspruch sollte in der vorliegenden Arbeit bezüglich der Notwendigkeit des SHP2-rekrutierenden Tyrosins 759 im gp130 aufgeklärt werden. Hierzu wurden murine Prä-B- Zellen (Ba/F3-Zellen), die kein endogenes gp130 exprimieren, stabil mit gp130 (Ba/F3-gp130) oder einer Mutante, bei der der Phosphotyrosinrest 759 gegen Phenylalanin ausgetauscht ist (Ba/F3-gp130(Y759F)), transfiziert. Da eine mögliche Ursache für diese widersprüchlichen Beobachtungen in der Verwendung unterschiedlicher Zytokinkonzentrationen liegen könnte, wurde in dieser Arbeit die IL-6-dosisabhängige Proliferation von Ba/F3-Zellen dieser beiden Linien untersucht. Der durch die Mutation Y759F bedingte Verlust der Phosphorylierung von SHP2 sowie der Aktivierung der MAP-Kinase-Kaskade konnte nach Stimulation der Ba/F3-gp130(Y759F)-Zellen mit IL-6 nachgewiesen werden. Nach Stimulation mit IL-6 in höheren (unphysiologischen) Konzentrationen konnten wir ebenfalls wie von Fukada et al. beschrieben, ein stärkeres Wachstum der Ba/F3-gp130-Zellen gegenüber den Ba/F3-gp130(Y759F)-Zellen nachweisen. Allerdings wurde bei Stimulation mit niedrigen IL-6-Konzentrationen eine stärkere Proliferation der Ba/F3-gp130(Y759F)-Zellen im Vergleich zu Ba/F3-Zellen, die Wildtyp-gp130 exprimierten (Ba/F3-gp130), beobachtet. Unsere Ergebnisse zeigen somit eindeutig, daß es bei niedrigen IL-6-Konzentrationen trotz fehlender SHP2- und MAPK-Kaskade-Aktivierung zu einem verstärkten Wachstum von Ba/F3-Zellen kommt. Die davon abweichende Interpretation der Daten von Fukada et al., die von einer SHP2-aktivierungsabhängigen Proliferation von Ba/F3-Zellen ausgeht, läßt sich mit Wahl sehr hoher Zytokinkonzentrationen erklären.

IL-6 signaltransduction requires a cytokine-receptor complex containing the signal transducing receptor subunit glycoprotein (gp) 130. Binding of IL-6 to its specific a-receptor induces dimerization of gp130, activation of th gp130-associated Janus kinases Jak1, Jak2 and Tyk2 and phosphorylation of gp130 at cytoplasmic tyrosine residues. These phosphotyrosines serve as docking sites for SH2-domain containing proteins such as STAT1, STAT3, the protein tyrosine phosphatase SHP2 and the feedback inhibitor SOCS3. SHP2 tyrosine phosphorylation is crucial for the activation of the Ras/Raf/MAPK pathway and thus proliferation and differentiation after IL-6 stimulation. Furthermore SHP2 is involved in negative regulation of the signal transduction through the Jak/STAT pathway. Negative regulation of IL-6 signal transduction through SHP2 and SOCS3 requires the tyrosine 759 of gp130. Interleukin-6 induces B-cell proliferation. There have been contradictory results in revealing essential factors and signaling pathways for proliferation depending on IL-6. We could recently demonstrate that the presence of a single STAT-recruitement site within gp130 is sufficient for IL-6 induced proliferation of Ba/F3 cells (Schmitz et al. (2000), J. Immunol. 164: 848-854). In clear contrast, the requirement of SHP2-activation for the proliferation of pre-B Ba/F3 cells has been reported using deleted chimere receptors (Fukada et al. (1996) Immunity, 5: 449-460). To unravel this discrepancy we analysed IL-6-induced dose-dependent proliferation of Ba/F3 cells through receptor complexes lacking the SHP2/SCS3 recruitment sites. Therefore murine pre-B-cells (Ba/F3 cells) that do not express endogenous gp130 were stable transfected with gp130 (Ba/F3-gp130) or a gp130 Y759F mutant lacking the tyrosine motif essential for the recruitement of SHP2 and SOCS3 (Ba/F3-gp130(Y759F)). As expected, after IL-6 stimulation there was neither SHP2 nor ERK1/2 phosphorylation apparent in cells expressing the mutated gp130 receptor. In contrast to the published data of Fukada et al. we observed IL-6-induced proliferation of pre-B-cells in the absence of SHP2 phosphorylation. Interestingly, Ba/F3 cells expressing gp130 receptor mutants lacking Y759 proliferate even much more efficient at low concentrations of IL-6 than cells expressing wild type gp130. Our data demonstrate that the tyrosine 759 of gp130 is not essential for IL-6-induced proliferation of transfected Ba/F3 cells but rather a mediator of inhibition of cell proliferation at low doses of IL-6. Therefore, SHP2 activation appears to be relevant for IL-6-induced proliferation only after stimulation with very large (unphysiological) amounts of IL-6 as used by Fukada et al.

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