Regulation of IL-6 signal transduction, contributions of the Signal Regulatory Protein (SIRP) and cyclic AMP

Sobota, Radoslaw Mikolaj; Heinrich, Peter C.

doi:HT015348453

Regulation of IL-6 signal transduction, contributions of the Signal Regulatory Protein (SIRP) and cyclic AMP = Regulation des Interleukin-6 Signalweges durch das Signal Regulatory Protein (SIRP) und zyklisches AMP

Sobota, Radoslaw Mikolaj

2007

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Radoslaw Mikolaj Sobota

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2007

UmfangVI, 71 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Genehmigende Fakultät
Fak01

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

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-10-05

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-20290
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62509/files/Sobota_Radoslaw.pdf

Einrichtungen

Fakultät für Mathematik, Informatik und Naturwissenschaften (100000)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Cyclo-AMP (Genormte SW) ; Interleukin 6 (Genormte SW) ; Prostaglandin E1 (Genormte SW) ; MAP-Kinase (Genormte SW) ; STAT (Genormte SW) ; Medizin (frei) ; SIRP (frei) ; SHP2 (frei) ; IL-6 (frei) ; cAMP (frei) ; PGE1 (frei) ; MAPK (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 610

Kurzfassung
Dem glykosylierten Transmembranprotein signal regulatory protein/SHP-substrate (SIRPalpha/SHPS-1) wird eine Rolle in der Regulation der Signalwege von Wachstumsfaktoren und Adhäsionsmolekülen zugeschrieben. Im ersten Teil dieser Arbeit wurde erstmals gezeigt, dass SIRP alpha auch am Signalweg der IL-6-Typ Zytokine beteiligt ist. Nach Stimulation durch IL-6 bindet es an die Protein-Tyrosinphosphatase SHP2. In murinen embryonalen Fibroblasten, in denen der zytosolische Teil von SIRP alpha deletiert ist, sind nach IL-6 Stimulation sowohl die Phosphorylierung von SHP2 als auch die Aktivierung von ERK1/2 verstärkt. Dies legt die Vermutung nahe, dass SIRP alpha den IL-6 Signalweg über SHP2 beeinflusst. Während die Phosphorylierung von SHP2 in SIRP alpha-defizienten Zellen verstärkt ist, erfolgt die Aktivierung von STAT3 verspätet und STAT3-induzierte Gene werden vermindert induziert. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde ein experimentelles System etabliert, um den Einfluss von GPCR- (G-Protein gekoppelten Rezeptoren) induzierten Signalwegen auf die IL-6 Signaltransduktion zu analysieren. Die Aktivierung der Adenylat-Zyklase (oder die Hemmung der Inhibition durch Pertussis Toxin) wirkt der IL-6-induzierten ERK1/2 Aktivierung in normalen humanen dermalen Fibroblasten (NHDF) entgegen, wobei die STAT3-Phosphorylierung unverändert bleibt. Diese Beobachtung wurde ebenfalls nach Stimulation der NHDF mit Prostaglandin E1 (PGE1), das die Adenylat-Zyklase aktiviert, gemacht. Weiterhin wurde der für die Inhibierung von ERK1/2 verantwortliche PGE1-Rezeptor EP2 mithilfe eines spezifischen EP2-Rezeptor Agonisten (R-Butaprost) identifiziert. Es wurde gezeigt, dass die durch cAMP aktivierte Proteinkinase A (PKA) die ERK-Inhibierung vermittelt/hervorruft. Zusätzlich wurde c-Raf-1 im Kontext der Raf/MEK/ERK-Kaskade in NHDF als PKA-Substrat identifiziert. Die PGE1-vermittelte Inhibierung des IL-6 Signalweges spiegelte sich in den Fibroblasten in der verminderten Expression des Chemokins MCP-1 nach IL-6 Stimulation wider. Zusammenfassend wurde in dieser Arbeit ein spezifischer cross talk zwischen dem GPCR-induzierten Adenylat-Zyklase Signalweg und der IL-6 vermittelten MAPK Signaltransduktion entdeckt. Weiterhin wurde ein positiver Effekt von SIRP alpha auf die IL-6-induzierte Geninduktion beschrieben. Die Ergebnisse erweitern das Wissen über die molekularen Mechanismen, die an der Regulation der IL-6 Signaltransduktion bei Entzündungsreaktionen beteiligt sind.

The transmembrane glycoprotein “signal regulatory protein/SHP-substrate” (SIRP alpha/SHPS-1) has been implicated in growth factor- and cell adhesion-induced signalling. In the first part of this thesis it is shown for the first time that SIRP alpha contributes to IL-6-type cytokine signalling. SIRP alpha binds to the protein tyrosine phosphatase SHP2 upon IL-6 stimulation. Mouse embryonal fibroblasts which express a SIRP alpha protein lacking the intracellular part show an enhanced SHP2 phosphorylation and ERK1/2 activation in response to IL-6, suggesting that SIRP alpha affects IL-6-signalling through SHP2. Whereas SHP2 phosphorylation is enhanced in SIRP aplha-deficient cells STAT3 activation is delayed and STAT3-dependent gene induction is reduced. In the second part of this thesis an experimental system was set up to analyse whether signalling through G-protein-coupled receptors has a regulatory function on IL-6-induced signal transduction. Activation of adenylate cyclase or a block of its inhibition by pertussis toxin (PTX) was found to counteract IL-6-induced ERK-activation, but not STAT3 tyrosine phosphorylation in normal human dermal fibroblasts (NHDF). The same observation was made in NHDF cells stimulated with prostaglandin E1 (PGE1), known to activate adenylate cyclase. Furthermore, with the help of specific prostagalndin EP2 receptor agonist (R-butaprost), a receptor mediated PGE1-dependent ERK inhibition was identified. Protein kinase A (PKA) activated by cAMP was shown to trigger ERK inhibition. In addition, c Raf 1 was identified to be a target of PKA in the Raf/MEK/ERK cascade in NHDF cells. PGE1-mediated inhibition of IL-6 signalling was reflected in decrease IL-6 induced chemokine MCP-1 expression in fibroblasts. In summary, in this thesis a specific crosstalk between the adenylate cyclase cascade-activated through G-protein-coupled receptors and the IL-6-induced MAPK signalling was discovered. In addition a positive effect of SIRP alpha on IL-6 dependent gene induction was elaborated. These results advanced the knowledge about the molecular mechanisms involved in the regulation of IL-6 signalling during inflammatory processes.

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