Dissecting Class A Scavenger Receptor Mediated Cell Adhesion and Lipoprotein Internalization

Abstract

Macrophage Class A scavenger receptors (SR-A) are trimeric transmembrane glycoproteins that can bind a variety of ligands including modified lipoproteins and bacterial products. Through its ability to internalize these ligands, SR-A is thought to be involved in many physiological and pathophysiological processes such as host defense and atherosclerosis. In vitro, SR-A also mediates cell adhesion to modified extracellular matrix proteins. However, the physiological role of SR-A mediated cell adhesion is unknown. The goal of this project was to dissect SR-A mediated cell adhesion and ligand internalization through structure-function studies and to develop a mutant of SR-A that specifically lacks the adhesive properties. It appeared that SR-A mediated adhesion and ligand internalization depend on the same extracellular domain. Therefore, I investigated the role of cytoplasmic domains for SR-A mediated adhesion. Different cytoplasmic mutated SR-A constructs were stably expressed in human embryonic kidney (HEK-293) cells. I found that a mutated SR-A deficient in all but the six amino acids proximal to the membrane of the cytoplasmic tail (SR-A_Δ1-49) was able to mediate cell adhesion, but not receptor internalization. Substitution of the SR-A cytoplasmic tail with that of the transferrin receptor resulted in retention of this chimeric receptor in the endoplasmic reticulum demonstrating that the SR-A membrane proximal amino acids are also critical for transport of the receptor from the endoplasmic reticulum to the Golgi apparatus. In summary, my results demonstrate that SR-A-mediated adhesion and internalization require distinct cytoplasmic domains and I developed a mutant SR-A (SR-A_Δ1-49) that specifically meditates cell adhesion. This mutant will make it possible to specifically address the physiological role of SR-A mediated adhesion.

<b>Die Trennung der Adhäsionseigenschaften von den Internalisationseigenschaften des Scavenger Rezeptors der Klasse A</b><br /> Die Makrophagen Scavenger-Rezeptoren der Klasse A (SR-A) sind trimere integrale Transmembranproteine, die eine Vielfalt von Liganden (z.B. modifizierte Lipoproteine und bakterielle Produkte) binden. Durch Internalisation dieser Liganden spielt SR-A eine wichtige Rolle in verschiedenen physiologischen und pathophysiologischen Vorgängen, unter anderem im Abwehrsystem und bei der Pathogenese der Arteriosklerose. In vitro kann SR-A auch die Adhäsion von Makrophagen zu modifizierten extrazellulären Matrixproteinen regulieren, die physiologische Bedeutung dieser Adhäsionseigenschaften ist allerdings noch unklar. Das Ziel dieser Arbeit war es, die Adhäsionseigenschaften von den Internalisationeigenschaften des Rezeptors zu trennen und einen mutierten SR-A zu entwickeln, dem die Adhäsionseingenschaften fehlen. Da Zelladhäsion und Internalisation von Liganden anscheinend von einer identischen extrazellulären Region des Rezeptors reguliert werden, habe ich die zytoplasmatische Region des Rezeptors erforscht. Veschiedene mutierte SR-A Konstrukte wurden in HEK-293 (human embryonic kidney) Zellen exprimiert. Mit diesem Ansatz konnte gezeigt werden, dass ein mutierter SR-A (SR-A_Δ1-49) mit einer verkürzten zytoplasmatischen Region von nur sechs Aminosäuren Zelladhäsion regulieren kann, aber nicht in der Lage ist, die Internalisation des Rezeptors zu regulieren. Studien mit einem chimären Rezeptor, in den der zytoplasmatische Teil von SR-A durch den des Transferrin Rezeptors ersetzt wurde, haben gezeigt, dass diese zytoplasmatische SR-A Region auch für den Transport vom Endoplasmatischen Reticulum zum Golgi Apparat nötig ist. Es konnte gezeigt werden, dass Zelladhäsion und Internalisation von unterschiedlichen zytoplasmatischen Regionen reguliert werden. Es wurde ein mutierter SR-A entwickelt, der spezifisch die Zelladhäsion reguliert und anhand dieses Rezeptors kann die physiologische Bedeutung der Adhäsionseigenschaften untersucht werden.