TY  - THES
A1  - Xiao, Yin
T1  - Lack of NFATc1 SUMOylation prevents autoimmunity and alloreactivity
T1  - Fehlende NFATc1-SUMOylierung verhindert Autoimmunität und Alloreaktivität
N2  - SUMOylation, as a post-translational modification, plays a crucial role in several biological processes. Small ubiquitin-like modifier (SUMO) proteins can be reversibly linked to the lysine residues located within specific motifs on numerous target proteins, leading to the change of stability, localization, activity of target proteins, mostly by promoting or interfering with the interaction with other molecules. Consequently, it can regulate gene transcription, migration, cell cycle progression, cellular responses to stress, and tumorigenesis.
NFATc1 belongs to the Nuclear Factor of Activated T-cells (NFAT) transcription factor family, which is dephosphorylated and translocates to the nucleus upon cell stimulation, which provokes Ca2+ signalling. NFAT plays a crucial role in the development and function of the immune system. NFATc1 has three SUMOylation sites at the position of aa 349, 702, and 914. In our previous study, we demonstrated that point mutations performed on the SUMOylation sites on all three or only at the lysine residues K702 and K914 lead to enhanced expression of IL-2 in vitro. To evaluate the function of SUMOylation of NFATc1 on T cell-mediated immunity in vivo, we not only generated a transgenic mouse strain (NFATc1/ΔS+ mouse) by point mutations from Lysine to Arginine on the two SUMOylation sites within exon 10 of Nfatc1 to prevent their SUMOylation, but in combination created another mouse strain (NFATc1/ΔBC+ mouse) that is completely Nfatc1 exon 10-ablated by using the LoxP/Cre system. In NFATc1/ΔS+ T cells, we observed enhanced IL-2 production and less IL-17A and IFN-γ expression. In line with exon 10 bearing the relevant SUMO sites, NFATc1/ΔBC+ CD4+ T cells behaved similarly as NFATc1/ΔS+ ones. The mechanism is that elevated IL-2 secretion can counteract the expression of IL-17A and IFN-γ via STAT5 and Blimp-1 induction. Afterwards, Blimp-1 suppressed IL-2 itself as well as Bcl2A1. Next, we performed two disease models with our NFATc1/ΔS+ mice. In a major mismatch model for acute graft-versus-host disease, we found that the mice transplanted with NFATc1/ΔS+ CD3+ T cells developed less severe disease, and T cells proliferated less due to increased Tregs. Moreover, when transferring 2D2.NFATc1/ΔS+ Th1 plus Th17 cells to Rag1-/- mice to induce experimental autoimmune encephalitis, we also observed ameliorated disease compared to animals with transferred WT T cells as well as increased Tregs. 
Taking all data together, the deficiency in SUMOylation of NFATc1 leads to an elevated IL-2 secretion in T cells and subsequent activation of STAT5, which competes with STAT3 to inhibit IL-17A production and promotes Treg expansion, as well as to an enforcement of Blimp-1 expression, which suppresses IFN-γ and IL-2 expression. Consequently and despite a short phase of enhanced IL-2 secretion, the deficiency of SUMOylation on NFATc1 can protect from autoreactive and alloreactive diseases.
Moreover, to further understand the function of SUMOylation of NFATc1 in humans, we started by establishing an in vitro 3D culture system for tonsil organoids, which was successful in the presence of feeder cells, along with IL-4 and IL-7 cytokines. To confirm that our 3D tonsil organoids can respond to real antigens, we used CMV peptides and peptides of spike proteins from Covid-19 as real antigens, and co-cultured with tonsil organoids, which indeed can generate memory cells and plasmablasts. In the end, we also compared 3D to 2D cultures. Although the total numbers of all B cell subsets were much less in 3D culture than that in 2D culture, still, it indicates that this in-vitro culture system has its limitation, while being usable to produce the similar results as 2D did. Therefore, this 3D culture system can be used as a platform to investigate NFATc1/ΔS+ or NFATc1/ΔBC+ TFH and TFR cells in the dynamic of human GC responses.
N2  - SUMOylierung als posttranslationale Modifikation spielt bei mehreren biologischen Prozessen eine entscheidende Rolle. Small Ubiquitin-like Modifier (SUMO) Proteine können reversibel mit den Lysinresten innerhalb spezifischer Motive auf zahlreichen Zielproteinen verknüpft werden, was zu einer Veränderung der Stabilität, Lokalisation und Aktivität von Zielproteinen führt, insbesondere durch Interaktionsveränderungen mit anderen Molekülen. Folglich kann es die Gentranskription, Migration, das Fortschreiten des Zellzyklus, zelluläre Reaktionen auf Stress sowie die Tumorentstehung regulieren.
NFATc1 ist ein Mitglied der Transkriptionsfaktorfamilie Nuclear Factor of Activated T-Cells (NFAT), welches in Folge von Zellstimulation und einer intrazellulären Konzentrationserhöhung von Ca2+ dephosphoryliert wird, was wiederum die Translokation in den Zellkern ermöglicht. Grundsätzlich spielt NFAT eine entscheidende Rolle bei der Entwicklung und Funktion des Immunsystems. NFATc1 hat drei SUMOylierungsstellen an den Positionen aa 349, 702 und 914. In unserer vorherigen Studie hatten wir gezeigt, dass Punktmutationen innerhalb aller SUMOylierungsstellen, aber auch nur an den Lysinresten K702 und K914 in vitro zu einer verstärkten Expression von IL-2 führten. Um die Funktion der SUMOylierung von NFATc1 auf die T-zellvermittelte Immunität in vivo zu untersuchen, haben wir nicht nur einen transgenen Mausstamm (NFATc1/ΔS-Maus) durch (Lysin zu Arginin) Punktmutationen an den zwei SUMOylierungsstellen auf dem Exon 10 von NFATc1 erzeugt, sondern auch einen zweiten Mausstamm (NFATc1/ΔBC-Maus), bei welchem das Exon 10 unter Verwendung des LoxP/Cre-Systems vollständig ausschaltet wurde. In den NFATc1/ΔS+ T-Zellen beobachteten wir eine erhöhte IL-2-Produktion und eine geringere IL-17A- und IFN-γ-Expression. NFATc1/ΔBC-Mäuse verhielten sich ähnlich zu NFATc1/ΔS-Mäusen. In den CD4+ T-Zellen mit diesen Genotypen wirkte die erhöhte IL-2 Sekretion der Expression von IL-17A und IFN-γ über Stat5- bzw. Blimp-1-Induktion entgegen. Desweiteren unterdrückte Blimp-1 auch IL-2 und reprimierte die Expression von Bcl2A1. Als nächstes evaluierten wir die NFATc1/ΔS Mäuse in zwei verschiedenen Krankheitsmodellen, der akuten Transplantat-gegen-Wirt-Reaktion (graft-versus-host disease; GvHD) und der Experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE). Wir stellten fest, dass bei der Induktion einer aGvHD durch Transplantation von Knochenmarkzellen zusammen mit NFATc1/ΔS+ CD3+ T-Zellen die Empfängertiere geschützter waren als in Anwesenheit von WT T-Zellen. Auch aufgrund einer erhöhten Anzahl von NFATc1/ΔS+ Tregs proliferierten die NFATc1/ΔS+ T Zellen weniger. Desgleichen war unter Verwendung von 2D2.NFATc1/ΔS+ T-Helfer 1 und 17 war eine Transfer-EAE in Rag Mäusen wesentlich schwächer induziert als bei der Verwendung von WT T-Zellen. Auch in diesem Modell konnten wie einen schützenden Effekt u.a. in Folge einer erhöhten Anzahl an Tregs feststellen.
Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die Vermeidung einer NFATc1-SUMOylierung zu einer erhöhten IL-2 Sekretion in T-Zellen führt und somit STAT5 aktiviert. STAT5 kompetiert mit STAT3 und hemmt so die IL-17A Produktion. STAT5 beeinflusste auch die Höhe der Blimp-1-Expression, wodurch IFN-γ sowie auf Dauer IL-2 supprimiert wurde. Darüber hinaus fördert IL-2 die Differenzierung und Expansion von Tregs. So kann trotz einer nur kurzen Phase an erhöhter IL-2-Sekretion eine fehlende NFATc1-SUMOylierung vor autoreaktiven und alloreaktiven Krankheiten schützen.
Um die Funktion der SUMOylierung von NFATc1 beim Menschen zu verstehen, haben wir zunächst ein In vitro-3D-Kultursystem entwickelt. Unter der Verwendung von Organoiden aus Tonsillen, in Gegenwart von Feeder-Zellen, IL-4 und IL-7. Um zu bestätigen, dass 3D-Tonsillen-Organoide auf echte Antigene reagieren, wurden CMV-Peptide und Peptide von Covid-19 Spike-Proteinen verwendet. Wir konnten zeigen, dass wir durch die Co-Kultivierung der Peptide mit den Organoiden tatsächlich in der Lage sind, Gedächtniszellen und Plasmablasten zu generieren. Schließlich wurden die 3D und 2D Kulturen miteinander verglichen. Trotz der limitierten Gesamtzahl an B-Zellen in der 3D-Kultur, verglichen zur 2D-Kultur, konnten wir äquivalente Tendenzen der Erzeugung von Plasmablasten und Gedächtniszellen feststellen. Dies deutet darauf hin, dass die Verwendung dieses 3D-Kultursystems ein geeignetes in vitro-model darstellt, um NFATc1/ΔS+ oder NFATc1/ΔBC+ TFH- und TFR-Zellen in der Dynamik menschlicher GC-Antworten zu untersuchen.
KW  - NFATc1
KW  - SUMOylation
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-321054
ER  - 
TY  - THES
A1  - Giampaolo, Sabrina
T1  - Role of the transcription factor NFATc1 during the early stages of thymocyte development
T1  - Die Bedeutung des Transkriptionsfaktors NFATc1 für frühe Differenzierungsprozesse der Thymozytenreifung
N2  - T lymphocytes (T cells) represent one of the major cell populations of the immune system. Named by the place of their development, the thymus, several types can be distinguished as the αβ T cells, the γδ T cells, the mucosa-associated invariant T cells (MAIT), and the natural killer T (NKT) cells. The αβ lineages of CD4+ THelper and the CD8+ T cytotoxic cells with the T cell receptor (TCR) composed of α- and β-chain are major players of the adaptive immune system. In the thymus, CD4+ and CD8+ single positive (SP) αβ cells represent the ultimate result of positive and negative selection of CD4+CD8+ double positive (DP) thymocytes. The DP population derives from the double negative (DN) thymocytes that develop from bone marrow-derived progenitors through different stages (DN1-DN4) that are characterized by CD25 and CD44 surface expression.
NFATc1, a member of the Nuclear Factor of Activated T cells (NFAT) transcription factors family, is critically involved in the differentiation and function of T cells. During thymocyte development, the nuclear expression of NFATc1 reaches the highest level at the DN3 (CD44-CD25+) stage. The hematopoietic cell-specific ablation of NFATc1 activity results in an arrest of thymocyte differentiation at the DN1 (CD44+CD25-) stage. On the other hand, over-expression of a constitutively active version of NFATc1 results in an impaired transition of DN3 cells to the DN4 (CD44-CD25-) stage, suggesting that a certain threshold level of NFATc1 activity is critical at this point. 
ChIP-seq and RNA-seq analysis allowed us the identification of NFATc1/A target genes involved in lineage development as the Tcra and Tcrb gene loci. Furthermore, we identified multiple NFATc1-regulated genes that are involved in γδ T cell development. In the mouse models, Rag1Cre-Nfatc1fl/fl and Rag1Cre-E2fl/fl, in which the activity of NFATc1 or inducible NFATc1 in the latter is impaired during the early stages of thymocyte development, we observed increased numbers of γδ T cells. These γδ T cells showed an unusual overexpression of CD4, a lack of CD24 expression, and overexpression of the anti-apoptotic gene Bcl2a1a. 
We hypothesize that during the DN stages NFATc1 plays an important role in regulating crucial steps of αβ thymocyte development and when NFATc1 activity is missing this may disturb αβ development resulting in alternative cell fates like γδ T cells.
N2  - T-Lymphozyten (T-Zellen) sind eine wichtige Säule des Immunsystems. Benannt nach dem Ort ihrer Entstehung, dem Thymus, werden sie verschiedenen Linien zugeordnet, den αβ-T-Zellen, den γδ-T-Zellen, den Mukosa assoziierten invarianten T-Zellen (MAIT) und den natürlichen Killer T-Zellen (NKT). Bei den αβ-T-Zellen mit einem T-Zell-Rezeptor (TZR) aus α- und β-Kette unterscheidet man die CD4+ Helfer T- von den CD8+ zytotoxischen T-Zellen. Beide sind zentrale Bestandteile des adaptiven Immunsystems. Einfach positive (SP) CD4+ und CD8+ αβ-T-Zellen gehen aus der positiven und negativen Selektion doppelt-positiver (DP) CD4+CD8+ Zellen hervor. Zuvor durchlaufen sie als doppelt-negative (DN) Thymozyten, die von Vorläufern aus dem Knochenmark abstammen, verschiedene Stadien (DN1-DN4), die durch unterschiedliche Expression der Adhäsionsmoleküle CD25 und CD44 gekennzeichnet sind.
Der Transkriptionsfaktor NFATc1, ein Mitglied der Familie Nukleärer Faktoren Aktivierter T-Zellen (NFAT), ist maßgeblich an der Differenzierung und der Funktion von T-Zellen beteiligt. Während der Thymozytenenreifung kann eine zunehmende nukleäre Expression von NFATc1 beobachtet werden, die im DN3-Stadium (CD44-CD25+) den höchsten Wert erreicht. Eine Deletion der NFATc1-Aktivität in frühen Vorläuferzellen führte zu einem Arrest der Thymozytendifferenzierung im DN1-Stadium (CD44+CD25-). Andererseits hemmte die Überexpression einer konstitutiv aktiven Form von NFATc1 den Übergang von DN3-Zellen in das DN4-Stadium (CD44-CD25-), was vermuten lässt, dass ein bestimmter Schwellenwert der NFATc1-Aktivität zu diesem Zeitpunkt von entscheidender Bedeutung ist. 
Mittels ChIP- und RNA-Sequenzierung gelang es, NFATc1-Zielgene im Thymus zu identifizieren. Hierzu zählten unter anderen die Tcra und Tcrb Gene. Transkriptions-analysen an isolierten DN-Thymozyten offenbarten daneben mehrere NFATc1-regulierte Gene, die an der Entwicklung von γδ-T-Zellen beteiligt sind. In den Mausmodellen, Rag1Cre-Nfatc1fl/fl und Rag1Cre-E2fl/fl, bei denen die Aktivität von NFATc1 bzw. der induzierbaren NFATc1-Aktivität zu frühen Stadien der Thymozytenentwicklung beeinträchtigt ist, stieg die Zahl von γδ-T-Zellen an. Diese γδ-T-Zellen zeigen eine unübliche Überexpression des CD4 Markers, eine fehlende Expression des Oberflächenmarkers CD24 und eine Überexpression des antiapoptotischen Gens Bcl2a1a. Wir vermuten daher, dass NFATc1 an der erfolgreichen Reifung von αβ-T-Zellen direkt beteiligt ist und fehlende NFATc1-Aktivität die Entwicklung alternativer Linien wie von γδ-T-Zellen befördert.
KW  - Thymocytes
KW  - t cells
KW  - NFATc1
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-246394
ER  - 
TY  - THES
A1  - König, Anika
T1  - The role of the transcriptional regulators NFATc1 and Blimp-1 in follicular T-cells
T1  - Die Rolle der Transkriptionsregulatoren NFATc1 und Blimp-1 in follikulären T-Zellen
N2  - The defense against invading pathogens is, amongst other things, mediated via the action of antibodies. Class-switched antibodies and antibodies of high affinity are produced by plasma cells descending from germinal center B (GCB) cells. GCB cells develop in the germinal center (GC), a specialized microstructure found in the B-cell follicle of secondary lymphoid organs. GCB-cell maturation and proliferation are supported by follicular T- helper (Tfh) cells. On the other hand, follicular regulatory T (Tfr) cells control this process in quantity and quality preventing, for instance, the formation of autoantibodies directed against endogenous structures. The development of GCB, Tfh and Tfr cells essentially depends on the migration into the GC, which is mediated via the expression of the chemokine receptor CXCR5.
One transcription factor highly expressed in follicular T cells, comprising Tfh and Tfr cells, is NFATc1. Tfr cells additionally express the transcriptional repressor Blimp-1, which is not expressed in Tfh cells. We found that NFATc1 is transactivating Cxcr5 via response elements in the promoter and enhancer in vitro. Blimp-1 binds to the same elements, transactivating Cxcr5 expression in cooperation with NFATc1, whilst mediating Cxcr5- repression on its own. In Tfr cells Blimp-1 suppresses CXCR5 expression in the absence of NFATc1. Blimp-1 itself is necessary to restrict Tfr-cell frequencies and to mediate Tfr- cell function as in mice with Blimp-1-ablated Tregs high frequencies of Tfr cells do not reduce GCB- or Tfh cell frequencies. NFATc1 and Blimp-1 double deficient Tfr cells show additional loss of function, which becomes visible in clearly expanded antibody titers.
To evaluate the function of NFATc1 in Tfr cells, we not only deleted it, but also overexpressed a constitutive active form of NFATc1/aA (caNFATc1/aA) in regulatory T cells (Tregs). The latter is leading to an upregulation of CXCR5 per cell, without changing Tfh or Tfr-cell frequencies. However, the high density of surface CXCR5 enhances the migration of Tfr cells deep into the GC, which results in a tighter control of the antigen- specific humoral immune response. Additionally, caNFATc1/aA increases the expression of genes coding for Tfr effector molecules like Il1rn, Il10, Tigit and Ctla4. Interestingly, this part of the transcriptional change is dependent on the presence of Blimp-1. Furthermore, Blimp-1 regulates the expression of multiple chemokine receptor genes on the background of caNFATc1/aA.
In contrast, when caNFATc1/aA is overexpressed in all T cells, the frequencies of Tfh- and GCB cells are dominantly reduced. This effect seems to stem from the conventional T- cell (Tcon) side, most probably originating from increased secretion of interleukin-2 (IL- 2) via the caNFATc1/aA overexpressing Tcons. IL-2 is known to hinder the germinal center reaction (GCR) and it might in its abundance not be neutralizable by Tfr cells.
Taken together, NFATc1 and Blimp-1 cooperate to control the migration of Tfr cells into the GC. Tfr cells in the GC depend on NFATc1 and Blimp-1 to perform their proper function. Overexpression of caNFATc1 in Tregs strengthens Tfr function in a Blimp-1-dependent manner, whilst overexpression of caNFATc1 in all T cells dominantly diminishes the GCR.
N2  - Die Abwehr von Krankheitserregern durch das Immunsystem wird unter anderem (u.a.) durch die Wirkung von Antikörpern vermittelt. Antikörper, welche einen Klassenwechsel und eine hohe Affinität aufweisen, werden von Plasmazellen gebildet, welche sich von Keimzentrums-B (GCB) -Zellen ableiten. GCB-Zellen evolvieren innerhalb des Keimzentrums (GC), einer Mikrostruktur, welche sich innerhalb des B-Zellfollikels sekundärer lymphoider Organe bildet. Die GCB-Zell-Reifung und -Proliferation wird durch follikuläre T-Helfer (Tfh) -Zellen unterstützt und durch follikuläre regulatorische T (Tfr) -Zellen kontrolliert, wodurch u.a. die Bildung von Autoantikörpern, welche körpereigene Strukturen angreifen, unterbunden wird. Die Entwicklung von GCB-, Tfh- und Tfr-Zellen ist in entscheidender Weise abhängig von der Expression des Chemokinrezeptors CXCR5 und der damit verbundenen Migration in das GC.
NFATc1 ist ein Transkriptionsfaktor, welcher in follikulären T-Zellen, bestehend aus Tfh- und Tfr-Zellen, stark exprimiert wird. Im Gegensatz zu Tfh-Zellen exprimieren Tfr-Zellen zusätzlich den Transkriptionsrepressor Blimp-1. Wir haben herausgefunden, dass NFATc1 die Expression von Cxcr5 über die Bindung an Elemente innerhalb des Cxcr5-Promotors und -Enhancers in vitro transakiviert. Blimp-1 bindet an selbige Elemente und transaktiviert in Kooperation mit NFATc1 die Cxcr5-Expression, während es die Cxcr5- Expression alleine hemmt. In Tfr-Zellen supprimiert Blimp-1 die CXCR5-Expression in Abwesenheit von NFATc1. Blimp-1 beschränkt darüber hinaus das Vorkommen von Tfr-Zellen und spielt eine Rolle in der Effektorfunktion von Tfr-Zellen. Dies wird deutlich da das verstärkte Tfr-Zell-Vorkommen in Mäusen mit Blimp-1 defizienten Tregs nicht zu einer Reduktion der GCB-oder Tfh-Zellen führt. Der Verlust der Effektorfunktion akkumuliert in NFATc1 und Blimp-1 doppel-defizienten Tfr-Zellen, was sich in einem deutlichen Anstieg der Antikörpertiter im Serum immunisierter Tiere zeigt.
Zur Überprüfung der Funktion von NFATc1 in Tfr-Zellen untersuchten wir sowohl dessen Deletion, als auch die Überexpression einer konstitutiv aktiven Form von NFATc1/aA (caNFATc1/aA) in regulatorischen T-Zellen (Tregs). Letztere steigert die CXCR5- Expression pro Zelle ohne das Vorkommen von Tfh- oder Tfr-Zellen zu verändern. Jedoch führte die erhöhte Oberflächenexpression von CXCR5 zu einer verstärkten Migration der Tfr-Zellen in das GC, was in einer verstärkten Kontrolle der antigenspezifischen Antikörpertiter resultierte. Darüber hinaus erhöht caNFATc1/aA in Abhängigkeit von Blimp-1, die Expression der Gene Il1rn, Il10, Tigit und Ctla4, welche mit der Effektorfunktion von Tfr-Zellen assoziiert werden. Blimp-1 wirkt auf dem Hintergrund der Überexpression von NFATc1 vor allem regulierend auf die Expression von Chemokinrezeptorgenen.
Im Gegensatz zur Überexpression von caNFATc1/aA in Tregs allein, führt selbige Veränderung in allen T-Zellen zu einer deutlichen Reduktion des Vorkommens von Tfh- und GCB-Zellen nach Immunisierung. Dieser Effekt scheint durch konventionelle T-Zellen (Tcons) vermittelt zu sein und entsteht vermutlich durch eine erhöhte Sekretion von Interleukin-2 (IL-2) durch die caNFATc1/aA überexprimierenden Tcons. Dieses IL-2 scheint in seiner Menge nicht durch die vorliegenden Tfr-Zellen neutralisierbar zu sein und die Keimzentrumsreaktion (GCR) zu hemmen.
Die vorliegende Arbeit zeigt, dass NFATc1 und Blimp-1 kooperieren, um die Migration von Tfr-Zellen in das GC zu kontrollieren. Tfr-Zellen im GC sind in der Erfüllung ihrer ordnungsgemäßen Funktion abhängig von NFATc1 und Blimp-1. Die Überexpression von caNFATc1 in Tregs stärkt die Funktion von Tfr-Zellen in einer Blimp-1-abhängigen Weise, während die Überexpression von caNFATc1 in allen T-Zellen die GCR extrem minimiert.
KW  - Signaltransduktion
KW  - NFATc1
KW  - follikuläre regulatorische T-Zelle
KW  - T-Lymphozyt
KW  - Blimp-1
KW  - CXCR5
KW  - germinal center
KW  - follicular regulatory T cell
KW  - Keimzentrumsreaktion
KW  - Zellmigration
KW  - Immunisierung
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-209727
ER  - 
TY  - THES
A1  - Murti, Krisna
T1  - The Role of NFATc1 in Burkitt Lymphoma and in Eµ-Myc induced B cell Lymphoma
T1  - Die Role des NAFTc1 Transkriptionsfaktors im Burkitt Lymphom und im Eµ-Myc-induzierten B-Zell Lymphom
N2  - Burkitt lymphoma (BL) is a highly aggressive B cell malignancy. Rituximab, a humanized antibody against CD20, in a combination with chemotherapy is a current treatment of choice for B-cell lymphomas including BL. However, certain group of BL patients are resistant to Rituximab therapy. Therefore, alternative treatments targeting survival pathways of BL are needed.
In BL deregulation of MYC expression, together with additional mutations, inhibits differentiation of germinal centre (GC) B cells and drives proliferation of tumor cells. Pro-apoptotic properties of MYC are counteracted through the B-cell receptor (BCR) and phosphoinositide-3-kinase (PI3K) pathway to ensure survival of BL cells. In normal B-cells BCR triggering activates both NF-κB and NFAT-dependent survival signals. Since BL cells do not exhibit constitutive NF-κB activity, we hypothesized that anti-apoptotic NFATc1A isoform might provide a major survival signal for BL cells.
We show that NFATc1 is constitutively expressed in nuclei of BL, in BL cell lines and in Eµ-Myc–induced B cell lymphoma (BCL) cells. Nuclear residence of NFATc1 in these entities depends on intracellular Ca2+ levels but is largely insensitive to cyclosporine A (CsA) treatment and therefore independent from calcineurine (CN) activity. The protein/protein interaction between the regulatory domain of NFATc1 and DNA binding domain of BCL6 likely contributes to sustained nuclear residence of NFATc1 and to the regulation of proposed NFATc1-MYC-BCL6-PRDM1 network in B-cell lymphomas.
Our data revealed lack of strict correlation between the expression of six NFATc1 isoforms in different BL-related entities suggesting that both NFATc1/alphaA and -betaA isoforms provide survival functions and that NFATc1alpha/betaB and -alpha/betaC isoforms either do not possess pro-apoptotic properties in BL cells or these properties are counterbalanced. In addition, we show that in BL entities expression of NFATc1 protein is largely regulated at post-transcriptional level, including MYC dependent increase of protein stability.
Functionally we show that conditional inactivation of Nfatc1 gene in Eµ-Myc mice prevents development of BCL tumors with mature B cell immunophenotype (IgD+). Loss of NFATc1 expression in BCL cells ex vivo results in apoptosis of tumor cells. 
Together our results identify NFATc1 as an important survival factor in BL cells and, hence, as a promising target for alternative therapeutic strategies for BL.
N2  - Das Burkitt Lymphom (BL) ist eine hoch aggressive B-Zellentartung. Rituximab, ein humanisierter Antikörper gegen CD20, in Kombination mit Chemotherapie ist die augenblickliche Behandlung der Wahl für B-Zelllymphome inklusive dem BL. Allerdings sind bestimmte Gruppen der BL-Patienten resistent gegenüber einer Rituximabtherapie. Deshalb werden alternative Behandlungsmöglichkeiten, die das Überleben der BL gezielt beeinflussen, gesucht.
Die Deregulation der MYC-Expression, zusammen mit weiteren Mutationen, inhibiert die Differenzierung der Keimzentrums- (GC-) B-Zellen im BL und treibt die Proliferation der Tumorzellen. Die pro-apoptotischen Eigenschaften von MYC sind durch den B-Zellrezeptor (BCR) und Phosphoinositid-3-Kinase (PI3K)-Signalwege gegenreguliert, was zum Überleben der BL-Zellen führt. Da BL-Zellen keine konstitutive NF-κB-Aktivität aufweisen, stellten wir die Hypothese auf, dass die anti-apoptotischen Isoformen von NFATc1A ein Hauptüberlebenssignal für BL-Zellen bereitstellen könnten.
Wir zeigen, dass NFATc1 konstitutiv in den Kernen primärer BL-Zellen, der BL-Zelllinien und in den Zellen eines Eµ-MYC-induzierten B-Zelllymphoms (BCL) vorliegt. Nukleäre NFATc1-Präsenz in diesen Entitäten hängt von intrazellulären Ca2+-Mengen ab, ist aber weitestgehend unempfindlich gegenüber Cyclosporine A (CsA)-Behandlung und unabhängig von Calcineurin (CN)-Aktivität. Stattdessen trägt wahrscheinlich die Protein/Proteininteraktion zwischen der regulatorischen Domäne von NFATc1 und der DNA-Bindungsdomäne von BCL6 zur anhaltenden nukleären Präsenz von NFATc1 und dem vorgeschlagenen NFATc1-MYC-BCL6-PRDM1-Netzwerk in B-Zelllymphomen bei.
Unsere Daten ergaben keine strenge Korrelation zwischen der Expression der sechs NFATc1-Isoformen in verschiedenen BL-verwandten Entitäten. Dies suggeriert, dass sowohl NFATc1/αA wie –βA Überlebenssignale vermitteln und dass NFATc1α/βB und –α/βC-Isoformen in BL-Zellen keine pro-apoptotischen Eigenschaften besitzen oder diese Funktionen gegenreguliert werden. Des Weiteren zeigen wir, dass in BL-Entitäten die Expression der NFATc1-Proteine auf post-transkriptioneller Ebene reguliert werden. Dies schließt einen MYC-abhängigen Anstieg der Proteinstabilität ein.
In Bezug auf die Funktion von NFATc1 zeigen wir, dass seine konditionelle Inaktivierung in Eµ-MYC-Mäusen die Entwicklung von BCL-Tumoren mit reifem T-Zellimmunphänotyp (IgD+) verhindert. Dementsprechend resultiert der Verlust der NFATc1-Expression in BCL-Zellen ex vivo in einer Apoptose der Tumorzellen.
Zusammengefasst brandmarken unsere Resultate NFATc1 als einen entscheidenden Überlebensfaktor in BL-Zellen bzw. identifizieren es als vielversprechendes Ziel alternativer therapeutischer Strategien in BL.
KW  - Transkriptionsfaktor
KW  - Burkitt Lymphom
KW  - B-Zell-Lymphom
KW  - NFATc1
KW  - Burkitt Lymphoma
Y1  - 2014
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-106448
ER  - 
TY  - THES
A1  - Deb, Jolly
T1  - Role of Transcription Factor NFATc1 in Development, Survival and Function of B Lymphocytes
T1  - Die Bedeutung des Transkriptionsfaktors NFATc1 für die Entwicklung, das Überleben und die Funktion von B-Lymphozyten
N2  - Die Transkriptionsfaktoren der NFAT-Proteinfamilie (Nuclear Factor of Activated T cells, NFATc1-4) sind an entscheidender Stelle in die Regulation des Zellzyklus, des programmierten Zelltodes und der Kanzerogenese involviert. NFATc1 nimmt innerhalb dieser Familie eine Sonderrolle ein, da dessen Aktivität auch durch eine stark induzierbare Expression gesteigert werden kann. Dies ist insbesondere für die Differenzierung und Funktion von T- und B-Lymphozyten von Bedeutung. Weiterhin ist NFATc1 für die Muskel- oder Herzentwicklung notwendig. Eine Reihe von Arbeiten belegen darüber hinaus eine Beteiligung dieses Transkriptionsfaktors an der Entstehung von Leukämien und Lymphomen. Während klassische Hodgkin-Lymphome allerdings durch eine abgeschaltete NFATc1-Expression gekennzeichnet sind, wird für T-ALL (Akute Lymphatische Leukämie der T-Zelle) eine Überexpression beschrieben. Die Kernlokalisation dieses Transkriptionsfaktors erfolgt nach Dephosphorylierung des zytoplasmatischen Proteins durch die Phosphatase Calcineurin. Deren Phosphataseaktivität wird durch einen Anstieg des intrazellulären Ca++-Spiegels aktiviert. Inwiefern die Calcineurin-abhängige Kerntranslokalisation den einzigen Aktivierungsmechanismus für NFAT-Faktoren darstellt, ist noch nicht eindeutig geklärt. Nach optimaler Aktivierung von T- bzw. B-Zellen ist die kurze, induzierbare Isoform NFATc1/A das Hauptprodukt des NFATc1-Gens. In dieser Arbeit wurden für die gezielte Deletion des NFATc1-Gens in der Maus zwei verschiedene konditionelle Systeme verwandt. Hierzu wurden Tiere, die ein mit „flox“-Sequenzen versehenes drittes Exon des NFATc1-Gens in der Keimbahn tragen, mit verschiedenen Cre-Rekombinase expremierenden Linien verkreuzt. Der Verlust funktionellen NFATc1-Proteins erfolgt dann früh in der B-Zell-Differenzierung im Knochenmark (Cd79a/mb-1-cre x Nfatc1flx/fl) bzw. in reifen B-Zellen (Cd23-cre x Nfatc1flx/flx). Während in keiner dieser Linien signifikante Defekte in der Differenzierung “konventioneller B2” B-Lymphozyten beobachtet wurden, hatte die frühe Inaktivierung des NFATc1-Gens im Knochenmark den Verlust der B1a-Zell-Population im Peritoneum zur Folge. In vitro zeigten NFATc1-/--B-Zellen aus der Milz nach Aktivierung über den B-Zell-Rezeptor deutliche Defekte in der Zellteilung bei einer gleichzeitigen Zunahme des aktivierungsinduzierten Zelltodes (AICD, activation induced cell death). Die vergleichende Transkriptomanalyse identifizierte wichtige Gene des Ca++/Calcineurin-Signalweges als NFATc1-Zielgene und mitverantwortlich für die Proliferationsdefekte. In NFATc1-defizienten B-Zellen konnte Re-Expression von NFATc1 in geringer Konzentration den aktivierten Zelltod inhibieren, wohingegen hohe Konzentrationen diesen noch weiter förderten. Zusammengenommen lässt sich daher schließen, dass NFATc1 entscheidend an der Kontrolle von Proliferation und Zelltod peripherer B-Lymphozyten beteiligt ist. Eine weitere wichtige Funktion kommt NFATc1 beim Klassenwechsel im Immunglobulin-Lokus zu. In den untersuchten Mäusen war die IgG3-Produktion nach Immunisierung mit NP-Ficoll (einem T-Zell-unabhängigen Antigen des Typs II) deutlich reduziert, wenn das NFATc1-Gen in den B-Lymphozyten funktionslos war. Auch die Bildung von IgG3+-Plasmablasten war gehemmt. Zu ähnlichen Ergebnissen führten Untersuchungen an isolierten B-Lymphozyten in einem in vitro Klassenwechsel-Modell. Demgegenüber zeigten Immunisierungen der Tiere mit NP-KLH (einem T-Zell-abhängigen Antigen) keine signifikanten Abweichungen im Klassenwechsel. Zusammengefasst zeigen diese Daten die große Bedeutung des Transkriptionsfaktors NFATc1 für das Überleben und die Funktion peripherer B-Lymphozyten.
N2  - The Nuclear Factors of Activated T cells (NFATs) are critical transcription factors playing major roles in the control of the cell cycle, apoptosis and, probably, also cancerogenesis. Of all the four genuine NFATc family members, NFATc1 has the unique induction property which appears to be essential for T and B cell development, along with its considerable role in cytokine gene expression and function in non-lymphoid tissues and during organ development (such as in the development of muscle and heart cells). A number of studies have proved the potential role of NFATc1 protein in development of lymphomas and leukemias and provided evidence of differential expression of the same gene in different tumours (Suppression in classical Hodgkin lymphomas but overexpression in T-ALLs). Although the most commonly accepted pathway is the dephosphorylation of NFAT by calcineurin upon a rise in intracellular Ca++ leading to nuclear translocation followed by transcription of Il2 gene and related cytokines, it is quite possible that signaling mechanisms other than (or in addition to) calcineurin activation lead to NFATc1 induction as well. One of the major isoforms of NFATc1, NFATc1/αA, is the short inducible factor, produced upon full T and B cell activation. Here we used two different conditional knock-out mice as our study model. Inactivation of the murine Nfatc1 gene in bone marrow (of Cd79a/mb-1-cre x Nfatc1flx/flx mice) and spleen (of Cd23-cre x Nfatc1flx/flx mice) resulted in complete ablation of NFATc1 expression in splenic B cells. Although no severe developmental defects were found for the generation of ‘conventional’ B2 cells, NFATc1 inactivation in bone marrow B-cells led to a strong decrease in the peritoneal B1a cell population. In-vitro studies showed a clear-cut decrease in proliferation and an increase in Activation Induced Cell Death (AICD) of NFATc1-/- splenic B cells upon BCR stimulation. While NFATc1 appears to control directly the AICD of peripheral B cells, further studies revealed an effect of NFATc1 on proliferation by a sustained differentiation program controlling Ca++ flux and calcineurin activity which are needed to maintain transcription and proliferation of primary B cells. Re-expression of NFATc1 at a low dose could protect cells against AICD, whereas at a higher dose it initiated AICD. These data suggest an important dual role of NFATc1 in controlling proliferation and apoptosis of peripheral B lymphocytes. NFATc1 ablation also impaired the Ig class switch to IgG3 by T cell-independent (TI) type II antigens and impaired IgG3+ plasmablast formation when studied in-vivo by NP-Ficoll immunization or in-vitro using an in-vitro class-switch model. Contrary to the immunizations with TI-type II antigen, no significant differences were documented in Ig class switch upon immunization with NP-KLH, a T-cell dependent (TD) antigen. Taken together, the data indicate NFATc1/αA as a crucial player in the activation and function of splenic B cells upon BCR stimulation. Missing or incomplete NFATc1/αA induction appears to be one reason for the generation of B cell unresponsiveness, whereas uncontrolled NFATc1/αA expression could lead to unbalanced immune reactions and autoimmune diseases.
KW  - NFATc1
KW  - B-Lymphozyten
KW  - NFATc1
KW  - B Lymphocytes
Y1  - 2011
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-57050
ER  -