Untersuchungen zur Beudeutung von RNase 7 und des Ribonuklease-Inhibitors für die kutane Abwehr
Zusammenfassung der Projektergebnisse
In diesem Projekt konnte gezeigt, werden, dass der Ribonuklease Inhibitor (RI) mit dem antimikrobiellen Protein RNase 7 einen Komplex eingeht und damit zur Inaktivierung der Ribonuklease-Aktivität und antimikrobiellen Aktivität von RNase 7 führt. Der RI kommt im Stratum corneum normaler Haut nicht vor und wird durch Stratum corneum-Extrakte degradiert. Es konnte gezeigt werden, dass im Stratum corneum vorkommende Proteasen aus der Kallikrein-Familie, insbesondere Kallikrein 7 und Kallikrein 14, den RI degradieren können. Funktionell konnte gezeigt werden, dass die Degradation des RI durch Kallikrein 14 dazu führte, dass der RI die Aktivität von RNase 7 nicht mehr inhibieren konnte. Allerdings konnte Kallikrein 14 den RI nicht mehr degradieren, wenn sich der RI bereits in einem Komplex mit RNase 7 befand. Die Bindung des RI an RNase 7 führte zur Frage, ob der RI einen Einfluss auf die RNase 7 Sekretion haben könnte. Dies konnte nicht bestätigt werden und es wurde auch keine Inaktivierung des RI durch die Protease Caspase-1 festgestellt, trotz vorhandener potentieller Caspase-1 Schnittstelle im RI. Die Herunterregulation des RI in Keratinozyten führte auch nicht zu zytotoxischen Effekten, auch dann nicht, wenn die Zellen RNase 7 überexprimierten oder mit RNase 7 behandelt wurden. RI-Überexpressionsstudien und siRNA-Experimente ergaben, dass der RI die Expression der Differenzierungsmarker Keratin 10 und Loricrin induziert. Dies deutet darauf hin, dass der RI einen Einfluss auf die epidermale Differenzierung haben könnte. In dem Projekt wurde die Regulation von RNase 7 näher analysiert. Es konnte die Kombination von IL-17A und IFN-γ als extrem potenter Stimulus für die RNase 7 Expression identifiziert werden. Diese Induktion war abhängig vom Transkriptionsfaktor STAT3. Des Weiteren wurde in diesem Projekt die Bedeutung des EGF-Rezeptors für die Expression von RNase 7 herausgearbeitet. Insbesondere zeigte sich, dass die Induktion von RNase 7 in Keratinozyten und 3D-Hautäquivalenten durch verschiedene Mikroorganismen (S. aureus, P. aeruginosa, Corynebakterium amycolatum und Trichophyton rubrum) über die Aktivierung des EGFR vermittelt wurde. Die EGF-Rezeptor-abhängige Induktion von antimikrobiellen Peptiden wie RNase 7 in Keratinozyten mag mit erklären, warum Krebs-Patienten unter anti-EGFR-Therapie ein erhöhtes Risiko für kutane Infektionen besitzen. Mehrere Studien legen nahe, dass die im Rahmen von Hautverletzungen freigesetzte RNA zur Induktion von proinflammatorischen Zytokinen in Keratinozyten beiträgt, wodurch eine verstärkte Entzündungsreaktion ausgelöst wird. In dem hier vorliegenden Projekt konnte herausgearbeitet werden, dass RNase 7 eine wichtige Funktion zur Modulation dieser Entzündungsreaktion einnehmen könnte, indem es die durch RNA-ausgelöste Induktion von proinflammatorischen Zytokinen in Keratinozyten reguliert. Zusammenfassend führte das Projekt zu neuen wissenschaftlichen Erkenntnissen bezüglich RNase 7 und des RI in der kutanen Abwehr.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2012) Antimicrobial RNases in cutaneous defense. Journal of Innate Immunity; 4(3):241-7
Simanski M, Köten B, Schröder JM, Gläser R, Harder J
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(2013) Epidermal EGFR Controls Cutaneous Host Defense and Prevents Inflammation. Science Translational Medicine 21;5(199):199ra111
Lichtenberger BM, Gerber PA, Holcmann M, Buhren BA, Amberg N, Smolle V, Schrumpf H, Boelke E, Ansari P, Mackenzie C, Wollenberg A, Kislat A, Fischer JW, Röck K, Harder J, Schröder JM, Homey B, Sibilia M
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(2013) IL-17A and IFN-γ synergistically induce RNase 7 expression via STAT3 in primary keratinocytes. PLOS ONE 2013;8(3):e59531
Simanski M, Rademacher F, Schröder L, Schumacher HM, Gläser R, Harder J
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(2014) Infection of keratinocytes with Trichophyton rubrum induces epidermal growth factor-dependent RNase 7 and human beta-defensin-3 expression. PLOS ONE, 9(4):e93941
Firat YH, Simanski M, Rademacher F, Schröder L, Brasch J, Harder J
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(2016) RNase 7 in cutaneous defense. International Journal of Molecular Sciences, 14;17(4)
Rademacher F, Simanski M, Harder J.
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(2017) The role of RNase 7 in innate cutaneous defense against Pseudomonas aeruginosa. Experimental Dermatology, 2017 Mar;26(3):227-233
Rademacher F, Simanski M, Schröder L, Mildner M, Harder J
