Untersuchungen zum Aktivierungsmechanismus des Signalübermittlers gp130 und Bedeutung seiner juxtamembranären Region

Greiser, Jens Steffen; Heinrich, Peter C.

doi:HT014938319

Untersuchungen zum Aktivierungsmechanismus des Signalübermittlers gp130 und Bedeutung seiner juxtamembranären Region

Greiser, Jens Steffen (Author)

2006

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Jens Steffen Greiser

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2006

UmfangVI, 106 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2006

Genehmigende Fakultät
Fak10

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

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2006-10-27

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-16765
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/61554/files/Greiser_Jens.pdf

Einrichtungen

Medizinische Fakultät (510000-1)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Medizin (frei) ; Rezeptororientierung (frei) ; gp130 (frei) ; IL-6 (frei) ; Aktivierungsmechnanismus (frei) ; Zytokine (frei) ; JAK (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Das Glykoprotein 130 (gp130) ist die gemeinsame signaltransduzierende Rezeptorkette der Interleukin 6 Typ Zytokine. In dieser Arbeit wurden die Voraussetzungen für die Übermittlung der Information von der Ligandenbindung zur zytoplasmatischen Domäne von gp130 untersucht. In einem chimären Rezeptorsystem wurden Mutagenesestudien der Transmembrandomäne (TMD) durchgeführt. Die TMD von gp130 wurde durch die TMD der IL-5 Rezeptor a und b Ketten ausgetauscht. In diesen Chimären zeigt sich die Antwort auf Ligandenbindung in einem homodimerisierenden Ansatz nicht verändert. Durch eine Heterodimerisierung der TMD wird die Signaltransduktion abgeschwächt, was auf Interaktionen im Bereich der TMD hindeutet. Das Einfügen der IL-5 Rezeptor a und b TMD führt zu einer leichten konstitutiven Aktivierung welche mit der gp130 TMD nicht gesehen wurde. Diese Ergebnisse deuten auf eine Bedeutung der gp130 TMD für die Stabilisierung des inaktiven Zustandes des Rezeptors. Es konnte gezeigt werden, dass die Box 1/2 Region nahe der Membran lokalisiert sein muss um Januskinasen binden und aktivieren zu können. Um die mögliche Benötigung einer a-helikalen Orientierung zu testen, wurden ein bis vier Alaninreste in die juxtamembranäre intrazelluläre Region eingefügt. Ein zusätzlicher Alaninrest führt zu einer starken Abschwächung der STAT1 und STAT3 Aktivierung, während drei zusätzliche Alaninreste zu einer stärkeren STAT-Aktivierung führen. Diese Ergebnisse deuten auf eine Abhängigkeit der STAT-Aktivierung von einer Drehung um die Rezeptorachse im rechten Winkel zur Membran. Überraschender Weise führt die Insertion von 1, 2, 3, 4 Alaninresten in die juxtamembranäre Region zu einer sukzessiven Abschwächung aber nicht Auslöschung der JAK- und Rezeptor Phosphorylierung. Diese Befunde unterstützen die Ergebnisse der Empfindlichkeit der Janus-Kinasen zu Änderungen im Abstand der BOX 1/2 von der Plasmamembran. Wir schlagen ein neues Model bezüglich des Aktivierungsmodus von gp130 vor, in dem die relative Orientierung der zytoplasmatischen Regionen kritisch für die weitere Signaltransduktion ist.

The glycoprotein 130 (gp130) is the common signal transducing receptor chain of the interleukin-6 family of cytokines. Here requirements for transfer of the information given by ligand binding to the cytoplasmic domain of gp130 were investigated. Mutagenesis studies of the transmembrane domain (TMD) were performed in a chimeric receptor system. The TMD of gp130 was replaced by the TMD of the IL-5 receptor a and b chains. The resulting chimeras show no altered response to ligand binding in a homodimeric setting. In the heterodimeric state signal transduction was impaired, suggesting transmembrane interactions. Binding of overexpressed Janus kinases to the chimeras is equal in both systems. Interestingly the IL-5 receptor TMD leads to a slight constitutive signaling, which is not seen in the chimera with the TMD of the gp130 chain. These results suggest that the gp130 TMD is stabilizing the inactive state of the receptor. It is demonstrated that the box1/2 region has to be located membrane-proximally in order to bind and activate Janus kinases. To test the possible requirement of an a-helical orientation one to four alanine residues were inserted into the juxtamembrane intracellular region. The insertion of one alanine results in a strongly reduced activation of STAT1 and STAT3, while insertion of three alanine residues leads to a stronger STAT activation. These results suggest that gp130-mediated activation of STATs is sensitive to rotational changes around the receptor axis perpendicular to the membrane. Surprisingly, insertion of 1, 2, 3 or 4 alanine residues into this juxtamembrane region leads to successive impairment but not abolishment of Jak and receptor phosphorylation supporting the finding of sensitivity of Janus kinases towards changes in distance of box1/2 from the plasma membrane. We suggest a new model concerning the gp130 activation mode in which the relative orientation of the cytoplasmic regions seems to be critical for further signal transduction.

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