Mechanismen der Signaltransduktion des aktivierenden Immunrezeptors NKp80
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Das Immunsystem umfasst neben Lymphozyten der adaptiven Immunität, die eine antigenspezifische und langanhaltende Immunität gegenüber Pathogenen gewährleisten, auch Lymphozyten der angeborenen Immunität („innate lymphocytes“), die vor allem für eine unmittelbare und rasche Immunabwehr von Neuinfektionen verantwortlich sind und dabei auch die adaptive Immunantwort entscheidend anbahnen. Die Aktivität solcher an „innate lymphocytes“ wird sowohl durch lösliche Faktoren wie z. B Zytokine als auch durch zellmembranständige Immunrezeptoren bestimmt. Um die Aktivität und Immunantwort von „innate lymphocytes“ besser zu verstehen, untersuchen wir aktivierende menschliche Immunrezeptoren. Einer dieser Immunrezeptoren ist der aktivierende Rezeptor NKp80, der nahezu ausschließlich auf Natürlichen Killer (NK)-Zellen, einer Untergruppe von „innate lymphocytes“ zu finden ist. Ausgangspunkt des vorliegenden Projektes waren erste Erkenntnisse, dass der NKp80 Rezeptor einen ungewöhnlichen Mechanismus für die intrazelluläre Weiterleitung aktivierender Signale verwendet. NKp80, wie auch der verwandte Rezeptor NKp65, der auf ILC3, einer weiteren Subgruppe von „innate lymphocytes“ spezifisch exprimiert ist, weisen in ihrer zytoplasmatischen Domäne ein endständiges sogenanntes hemITAM Sequenzmotiv auf, welches aktivierende Signale nach Phosphorylierung eines Tyrosinrests initiiert. In dem vorliegenden Projekt wurden die hemITAM Motive von NKp80 und NKp65 molekular seziert und in Mutationsstudien biochemisch und funktionell untersucht. Dabei konnte die zentrale Rolle der Phosphorylierung von Tyrosin 7 herausgearbeitet werden und die signalmodifizierenden Eigenschaften von weiteren Aminosäuren des hemITAMs charakterisiert werden. Zudem wurde die essentielle Rolle der Tyrosinkinase Syk bei der Signaltransduktion von NKp80 und NKp65 gezeigt. Insgesamt konnte damit das Verständnis des molekularen Wirkmechanismus von hemITAM-Rezeptoren deutlich erweitert werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Zelloberflächenexpression des NKp80-Liganden AICL einer multiplen strikten Kontrolle unterliegt. Diese beinhaltet u.a. die negative Regulation durch proteosomale Degradation, die Expressionskontrolle durch Glykosylierung und Homodimerisierung, wobei besonders die negative Regulation durch eine seltene atypische Glykosylierungsstelle erwähnenswert ist. Insgesamt konnte dadurch die Vielschichtigkeit der Expressionskontrolle eines Zelloberflächenmoleküls aufgezeigt werden, das als Zytotoxizität aktivierender Ligand eines NK-Zell-Rezeptors dient. Als besonders überraschend erwies sich, dass keine direkte physische Assoziation zwischen den hemITAM Motiven von NKp80 und NKp65 einerseits und der Tyrosinkinase Syk andererseits nachgewiesen werden konnte. Dies steht im Gegensatz zu Literaturberichten hemITAM-tragender Rezeptoren myeloischer Zellen, für die eine direkte Interaktion mit Syk gezeigt wurde.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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Attenuated Natural Killer (NK) cell activation through C-type lectin-like receptor NKp80 is due to an anomalous hemi-immunoreceptor tyrosine-based activaton motif (HemITAM) with impaired Syk kinase recruitment capacity. J Biol Chem 288:17725-17733 (2013)
T. Rückrich and A. Steinle
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Modulation of NK cell function by genetically coupled C-type lectin-like receptor/ligand pairs encoded in the human natural killer gene complex. Front Immunol 4, 362 (2013)
Y. Bartel, B. Bauer, and A. Steinle
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HemITAM: a single tyrosine motif that packs a punch. Sci Signal 10, eaan3676 (2017)
B. Bauer and A. Steinle
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The activating C-type lectin-like receptor NKp65 Signals through a hemi-immunoreceptor tyrosine-based activation motif (hemITAM) and spleen tyrosine kinase (Syk). J Biol Chem 292:3213-3223 (2017)
B. Bauer, T. Wotapek, T. Zöller, and A. Steinle
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Cellular mechanisms controlling surfacing of AICL glycoproteins, cognate ligands of the activating NK receptor NKp80. J Immunol 201:1275-1286 (2018)
S. Neuss, Y. Bartel, C. Born, S. Weil, J. Koch, C. Behrends, M. Hoffmeister, and A. Steinle
