Die duale Funktion der Proteine Cytohesin-1 und CYTIP in der Migration humaner dendritischer Zellen

Abstract

Dendritische Zellen (DC) bilden als professionelle Antigen-präsentierende Zellen die wichtigste Verbindung zwischen angeborenem und adaptivem Immunsystem. Die Aufnahme eines Antigens in peripheren Geweben induziert ihre Maturierung, welche die Fähigkeit zur T-Zell-Aktivierung sowie die Entwicklung eines hoch effizienten Migrationsmechanismus ermöglicht. Auf diese Weise gelangen DC aus der Peripherie in das nächstgelegene lymphoide Organ und lösen hier adaptive Immunität aus.<br /> Eine koordinierte Migration bedarf eines Gleichgewichts an pro- und anti-adhäsiven Kräften, welche durch Integrine vermittelt werden. Die interagierenden Proteine Cytohesin-1 und CYTIP sind in die Regulation LFA-1 (CD11a/CD18)-vermittelter Adhäsion in Jurkat-Zellen involviert und ihre Expression steigt während der DC-Reifung drastisch an. In dieser Arbeit wurde ein Einfluß von Cytohesin-1 und CYTIP in der Migration reifer DC in vitro und in vivo – insbesondere hinsichtlich der Aktivierung von CD18 - untersucht. <br /> Mit Hilfe von RNAi-Experimenten in DC, welche aus Monozyten generiert wurden (monocyte derived dendritic cells, MoDC) konnte gezeigt werden, dass der Cytohesin-1/CYTIP-Komplex eine duale Funktion ausübt, welche einerseits über die Stimulierung der Integrin-Untereinheit CD18, andererseits über die Regulation der Rho-GTPasen RhoA und Rac1 verläuft. <br /> Cytohesin-1 und CYTIP kontrollieren PI3-Kinase-abhängig die Chemokin-induzierte Aktivierung von CD18 und steuern auf diese Weise eine Integrin-abhängige Migration reifer MoDC auf 2-dimensionalem Substrat wie fibrillärem Kollagen sowie die Adhäsion an Endothelien unter Flussbedingungen. Über diesen Integrin-abhängigen Mechanismus kann der Cytohesin-1/CYTIP-Komplex in vivo die Interaktion reifer MoDC mit Endothelzellen - etwa während der Extravasation aus der Zirkulation in Gewebe - regulieren. Weiterhin sind die GTPase RhoA sowie Ezrin und Moesin maßgeblich an der Chemokin-induzierten Aktivierung von CD18 beteiligt. Es konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der Cytohesin-1/CYTIP-Komplex die GTPase RhoA aktiviert. Die Aktivierung von CD18 durch Cytohesin-1 und CYTIP kann daher, zusätzlich zu einer Interaktion mit CD18 oder ausschließlich, über RhoA verlaufen.<br /> Weiterhin konnte in dieser Arbeit gezeigt werden, dass, entgegen dem allgemeinen Migrationsmodell, welches die Wanderung von Zellen als Integrin-abhängig beschreibt, reife MoDC in einem 3-dimensionalen Gewebe ungeachtet der Aktivität und Expression ihrer Integrine migrieren. Diese Integrin-unabhängige Wanderung reifer MoDC verläuft über flexible, oszillatorische Formveränderungen des Zellkörpers und ist maßgeblich auf die Funktion von Cytohesin-1 und CYTIP angewiesen. Es konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der Cytohesin-1/CYTIP-Komplex die Aktivität der Rho-GTPasen RhoA und Rac1 reziprok reguliert – während RhoA durch Cytohesin-1 und CYTIP aktiviert wird, wird Rac1 inhibiert. Diese entgegengesetzte Regulation der GTPase-Aktivität ist entscheidend für eine koordinierte Migration und ermöglicht es Cytohesin-1 und CYTIP die Wanderung reifer MoDC in einer Umgebung zu steuern, in der Integrine nicht von Bedeutung sind.<br /> Die Regulation zweier Signalwege weist Cytohesin-1 und CYTIP eine Schlüsselfunktion in der Wanderung der antigen-präsentierenden Zellen zu. Die Koordination von Integrin-abhängiger und Integrin-unabhängiger Migration reifer MoDC durch Cytohesin-1 und CYTIP gewährleistet einen, an das jeweilige Gewebe angepaßten, hoch effizienten Migrationsmechanismus, der für die schnelle Auslösung einer adaptiven Immunantwort essenziell ist.