TY  - THES
A1  - Reinsberg, Friederike Anna Christine
T1  - Die Bedeutung des gp130-Internalisierungmotivs für IL-6-vermittelte Signale und das Antigenpräsentationspotential muriner Knochenmarksmakrophagen
T1  - Relevance of the gp130 internalization motif for IL-6 signaling and antigen-presenting capacity of murine bone marrow-derived macrophages
N2  - Interleukin 6 (IL-6) bewirkt als Entzündungsmediator eine autokrine Makrophagen (MΦ) -Stimulation. Zur Verhinderung pathologischer Entzündungsaktivität sind IL-6-Signale stark reguliert, unter anderem durch die Dileucin-vermittelte Endozytose des Signaltransduktors gp130. Klassisches IL-6-Signaling ist abhängig von der Expression von IL-6Rα und gp130 auf der Zelloberfläche, während IL-6-trans-Signaling durch löslichen IL-6Rα nur von der gp130-Expression abhängt. Die Bedeutung des Dileucin-Internalisierungsmotivs für IL-6-vermittelte Signale in MΦ ist jedoch unklar.
Ziel der vorliegenden Arbeit war eine Charakterisierung muriner GM-CSF- und M-CSF-ausgereifter Knochenmarks (KM) -MΦ hinsichtlich der Relevanz des gp130-Internalisierungsmotivs für IL-6-vermittelte-Signale. Hierzu wurde die gp130LLAA-Mauslinie als knock in-Modell zur Suppression der gp130-Endozytose verwendet.
KM-MΦ entwickeln durch die Ausreifung mittels GM-CSF oder M-CSF einen distinkten Phänotyp: M-CSF-ausgereifte KM-MΦ exprimieren mehr gp130 und IL-6Rα auf der Zelloberfläche als GM-CSF-ausgereifte KM-MΦ. Dies limitiert sowohl klassisches als auch IL-6-trans-Signaling in GM-CSF-ausgereiften KM-MΦ: IL-6 induziert in diesen eine geringere STAT1-Aktivierung, das IL-6/IL-6Ra-Fusionsprotein hyper-IL-6 eine geringere STAT1- und STAT3-Aktivierung.
KM-MΦ aus gp130LLAA-Mäusen exprimieren mehr gp130 als KM-MΦ aus WT-Mäusen bei ähnlichen Mengen IL-6Rα. Dabei ist die Rezeptorexpression auf gp130LLAA-KM-MΦ unabhängig vom Ausreifungsfaktor GM-CSF oder M-CSF. Durch die erhöhte gp130-Expression induziert IL-6-trans-Signaling in gp130LLAA-KM-MΦ eine stärkere STAT1-Aktivierung als in WT-KM-MΦ, dies gilt insbesondere bei Ausreifung mit GM-CSF. Dagegen sind die STAT3-Aktivierung durch IL-6-trans-Signaling und die STAT1- und STAT3-Aktivierung durch klassisches IL-6-Signaling unabhängig von der Expression des Dileucin-Internalisierungsmotivs.
Unklar bleibt, warum IL6-vermittelte Signale in GM-CSF-ausgereiften KM-MΦ stärker durch Dileucin-abhängige gp130-Endozytose reguliert werden als in M-CSF-ausgereifte KM-MΦ. Weitere Untersuchungen sind nötig.
N2  - As a mediator of inflammation, interleukin 6 (IL-6) causes autocrine macrophage (MΦ) stimulation. To prevent pathological inflammatory activity, IL-6 signaling is regulated by di-leucine-mediated endocytosis of the signal transducer gp130, amongst other mechanisms. Classical IL-6 signaling depends on the expression of IL-6Rα and gp130 on the cell surface, whereas IL-6 trans-signaling initiated by soluble IL-6Rα depends only on gp130. However, the importance of the di-leucine internalization motif for IL-6-mediated signaling in MΦ is unclear.
The aim of this thesis was to characterize murine GM-CSF- and M-CSF-cultured bone marrow-derived macrophages (BMDM) regarding the relevance of the gp130 internalization motif for IL-6 signaling. For this purpose, the gp130LLAA mouse line was used as a knock-in model for suppression of gp130 endocytosis.
BMDM develop a distinct phenotype through culture with GM-CSF or M-CSF: M-CSF-cultured BMDM express more gp130 and IL-6Rα on the cell surface than GM-CSF-cultured BMDM. This limits both classical and trans-signaling in GM-CSF-cultured BMDM: IL-6 induces a weaker STAT1 activation in these, the IL-6/IL-6Rα fusion protein hyper-IL-6 a weaker STAT1 and STAT3 activation.
BMDM from gp130LLAA mice express more gp130 than BMDM from WT mice but similar levels of IL-6Rα. The receptor expression on gp130LLAA-BMDM is independent of culture with GM-CSF or M-CSF. Due to increased gp130 expression, IL-6 trans-signaling induces stronger STAT1 activation in gp130LLAA-BMDM than in WT-BMDM; this effect is more pronounced in BMDM cultured with GM-CSF. In contrast, STAT3 activation by IL-6 trans-signaling and STAT1 and STAT3 activation by classical IL-6 signaling are independent of the di-leucine internalization motif.
It remains unclear why IL-6 signaling in GM-CSF-cultured BMDM is more tightly regulated by di-leucine-dependent gp130 endocytosis than in M-CSF-cultured BMDM. Further investigations are necessary.
KW  - gp130
KW  - Makrophage
KW  - Interleukin 6
KW  - Endozytose
Y1  - 2023
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-277052
ER  - 
TY  - THES
A1  - Dresselhaus, Lena Katharina
T1  - Die Rolle der gp130 Endozytose für die Homöostase der B- und T-Zellen
T1  - The role of gp130 endocytosis in B and T cell homeostasis
N2  - IL-6 spielt eine wichtige Rolle bei der Immunantwort, Entzündung und Hämatopoese.
Das Glykoprotein 130 (gp130) wird ubiquitär exprimiert und bildet als Dimer die signaltransduzierende Rezeptoreinheit für das IL-6 Signal. 
Die biologische Wirkung des IL-6 ist abhängig von der Dauer und Stärke des induzierten Signals. Die gp130 Rezeptorexpression stellt einen bedeutenden Faktor zur Beeinflussung des IL-6 Signals dar. 
Die im Rahmen dieser Arbeit untersuchte gp130LLAA Maus weist eine Punktmutation im gp130 Rezeptor auf, bei der das Dileucin-Motiv (L874, L785) im zytoplasmatischen Bereich von gp130 zu Dialanin verändert wurde. 
Für die Endozytose ist das intrazelluläre Dileucin-Motiv erforderlich, da das Adapterprotein AP-2 an dieses Motiv bindet und dadurch den Transport mittels Clathrin-umhüllter Vesikel begünstigt. Die beschriebene Punktmutation hat zur Folge, dass die veränderte Form von gp130 resistent gegenüber der Liganden- und crosstalk-vermittelten Endozytose ist.
Da IL-6 generell eine wichtige Rolle bei der Differenzierung hämatopoetischer Zellen spielt, so auch bei T- und B-Zellen, wurde der Einfluss der gp130LLAA Mutation auf die Homöostase dieser lymphoiden Zellen untersucht. Für die Versuche wurden sowohl B- und T-Zellen und jeweilige Subpopulationen aus der Milz von WT Mäusen und gp130LLAA Mäusen untersucht.
N2  - IL-6 plays an important role in immune response, inflammation and hematopoiesis.
Glycoprotein 130 (gp130) is ubiquitously expressed and forms the signal transducing receptor moiety for IL-6 signaling as a dimer. 
The biological effect of IL-6 is dependent on the duration and strength of the induced signal. The gp130 receptor expression represents a significant factor influencing the IL-6 signal. 
The gp130LLAA mouse studied in this work has a point mutation in the gp130 receptor in which the dileucine motif (L874, L785) in the cytoplasmic region of gp130 has been changed to dialanine. The intracellular dileucine motif is required for endocytosis because the adaptor protein AP-2 binds to this motif, thereby promoting transport by clathrin-coated vesicles. The described point mutation results in the altered form of gp130 being resistant to ligand- and crosstalk-mediated endocytosis.
Because IL-6 generally plays an important role in the differentiation of hematopoietic cells, including T and B cells, the effect of the gp130LLAA mutation on the homeostasis of these lymphoid cells was investigated. For the experiments, both B and T cells and respective subpopulations from the spleens of WT mice and gp130LLAA mice were examined.
KW  - Endocytose
KW  - gp
KW  - bcells
KW  - tcells
KW  - gp130
KW  - Endozytose
Y1  - 2022
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-289025
ER  - 
TY  - THES
A1  - Hergovits [geb. Walter], Sabine
T1  - Relevanz der gp130 Endozytose bei der Maturierung und Differenzierung dendritischer Zellen sowie Charakterisierung des molekularen Mechanismus der OSM-vermittelten Induktion antiviraler Gene
T1  - Relevance of the IL-6 receptor gp130 endocytosis during dendritic cell maturation and activation as well as characterization of the molecular mechanism of OSM-mediated antiviral gene induction
N2  - Interleukin-6 (IL-6)-Typ Zytokine, allen voran IL-6 und Oncostatin M (OSM), besitzen pleiotrope Eigenschaften und spielen eine wichtige Rolle bei einer Vielzahl biologischer Prozesse. Als Akutphaseinduktoren sind IL-6 und OSM an der Initialisierung entzündlicher und immunologischer Prozesse beteiligt, können aber ebenso die Differenzierung und das Zellwachstum beeinflussen. Ihre biologische Wirkung vermitteln sie über die Bindung an einen multimeren Rezeptorkomplex. Dieser weist im Fall von IL-6 eine hexamere Struktur auf und besteht aus je zwei Molekülen des Glykoproteins 130 (gp130), des IL-6 α Rezeptors (IL-6R) und IL-6. Der Rezeptor von OSM hingegen ist ein Heterodimer und besteht aus gp130 und dem OSM Rezeptor (OSMR) oder aber aus gp130 und dem leukemia inhibitory factor (LIF) Rezeptor (LIFR). Die Zytokine der IL-6-Familie vermitteln die Induktion des Jak/STAT (Januskinase/signal transducer and activator of transcription), PI3K/Akt (Phosphoinositid-3-Kinasen/AKR thymoma oncogene homolog) und MAPK (mitogenaktivierte Proteinkinase) Signalwegs. Da eine unkontrollierte Aktivierung dieser Signalkaskaden jedoch zu chronisch entzündlichen Erkrankungen oder abnormen Zellwachstum führen kann, ist eine Regulation durch verschiedene Rückkopplungsmechanismen essentiell. Neben der Rekrutierung inhibitorisch wirkender Proteine, wie den Mitgliedern der SOCS (suppressors of cytokine signaling) Familie und Tyrosinphosphatasen, gilt die Rezeptorinternalisierung als regulierender Mechanismus.
Der erste Teil der vorliegenden Dissertation geht der Fragestellung nach, wie die Expression des IL-6-Rezeptors während der Differenzierung und Maturierung dendritischer Zellen (DZ) reguliert ist und welche Relevanz die gp130-Internalisierung bei diesen Entwicklungsprozessen spielt. 
DZ gehören zu den professionellen antigenpräsentieren Zellen (APZ) und gelten als Bindeglied zwischen der angeborenen und adaptiven Immunantwort. Sie spielen insbesondere bei der Polarisation der T-Helferzellen (Th1, Th2, Th17, Treg) eine wichtige Rolle. DZ repräsentieren eine heterogene Zellpopulation, die auf Basis ihrer Entstehung, ihres Vorkommens und/oder ihrer Funktionen in verschiedene Subtypen unterteilt werden und sich u.a. durch die Expression bestimmter Oberflächenmarker unterscheiden lassen. Es ist bekannt, dass DZ sowohl gp130 als auch den IL-6R auf ihrer Oberfläche exprimieren, weshalb ihre Differenzierung und Maturierung durch IL-6 beeinflusst werden kann. Obwohl Studien der letzten Jahre bereits eindrucksvoll die Relevanz des IL-6-Signals für die DZ Entwicklung belegt haben, bleibt dessen Funktion für diese Prozesse bisher kontrovers diskutiert. Inwiefern eine veränderte Rezeptorexpression auf diesen Zellen Einfluss auf die biologische Wirkung von IL-6 nimmt, wurde bisher nicht untersucht und war daher Ziel der hier durchgeführten Experimente. Mit Hilfe GM-CSF-gereifter DZ aus murinem Knochenmark (KM-DZ) sowie steady state DZ aus peripheren lymphatischen Organen konnte gezeigt werden, dass die Expression von gp130 und IL-6R bereits während der DZ Differenzierung unterschiedlich reguliert ist. Konventionelle DZ (kDZ) aus Milz und Lymphknoten wiesen ein höheres Expressionsniveau für den IL-6-Rezeptor auf als plasmazytoide DZ (pDZ). Es wurde nachgewiesen, dass die gp130 Expression im Verlauf der DZ Differenzierung stetig zunimmt, während nahezu keine Veränderung für die Expression des IL-6R festzustellen war. In weiteren Experimenten konnte darüber hinaus belegt werden, dass die Reifung der DZ, induziert durch Lipopolysaccharid (LPS), Tumornekrosefaktor-α (TNFα) oder Choleratoxin (Ctx), zu einer Cross-Regulation von gp130 führt. Diese konnte im Fall von TNFα und Ctx auf eine vorübergehende Internalisierung des Rezeptors in Folge der Aktivierung der Serin-/Threonin-Kinase MK2 (MAPK-aktivierte Proteinkinase 2) zurückgeführt werden. Untersuchungen von KM-DZ aus der gp130 knockin Mauslinie gp130LLAA, die sich durch eine Punktmutation des beschriebenen Endozytose-Motivs des Rezeptors auszeichnet, führten zu dem Schluss, dass LPS gp130 über einen bisher noch nicht beschriebenen Mechanismus reguliert. Dieser vermittelt eine frühe Clathrin-abhängige Internalisierung von gp130 und führt schließlich zu einer langfristigen Inhibierung der gp130 Expression. Die Regulation der IL-6 Rezeptorexpression ist insofern von Bedeutung als dass vermutet werden kann, dass das IL-6/STAT3-Signal für die Aufrechterhaltung eines unreifen DZ Phänotyps wichtig ist. Ferner kann vermutet werden, dass die Limitierung der Responsivität gegenüber LIF (und vermutlich auch OSM) für die Differenzierung von DZ wichtig ist, da die Expression des LIFR über die Dauer der KM-DZ Differenzierung stark herunterreguliert wurde. Eine Expression des OSMR auf DZ wurde hingegen nicht nachgewiesen und steht demzufolge im Gegensatz zu bisher veröffentlichten Untersuchungen. 
Im Rahmen dieses ersten Projekts wurde ebenfalls untersucht, wie sich die veränderte gp130 Endozytose auf die Homöostase myeloider und lymphoider Zellen auswirkt. Bei den hierfür analysierten gp130LLAA Mäusen wurde eine geringfügige Verminderung der Frequenz und absoluten Zellzahl von kDZ in der Milz sowie eine Zunahme der Frequenz und absoluten Zellzahl von pDZ und Makrophagen in den inguinalen Lymphknoten nachgewiesen. Darüber hinaus wurde ein Anstieg in der Frequenz und absoluten Zellzahl von T-Zellen, jedoch eine Abnahme der B-Zellen in der Milz beobachtet. 
Im zweiten Teil der Dissertation sollte die OSM-vermittelte Induktion antiviraler Gene in primären humanen dermalen Fibroblasten (HDF) untersucht werden. 
Typ I Interferone (IFN) gelten als zentrale Zytokine der antiviralen Immunantwort. Studien der letzten Jahre haben gezeigt, dass eine Reihe proinflammatorischer Zytokine ebenso die antivirale Immunantwort beeinflussen können, indem sie u.a. die Expression der pattern recognition receptors (PRR) regulieren. PRR sind Teil des angeborenen Immunsystems und für die Erkennung von Pathogenen durch die Bindung an konservierte Pathogen-assoziierte molekulare Strukturen (PAMPs, Pathogen-associated molecular patterns) wichtig. Im zweiten Teilprojekt der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass OSM dazu in der Lage ist, die Induktion der im Zytoplasma lokalisierten PRR Retinoic acid inducible gene-I (RIG-I) und Melanoma differentiation-associated protein 5 (MDA5) zu vermitteln. Mit Hilfe von RNA Interferenzstudien konnte nachgewiesen werden, dass die Expression dieser beiden RNA-Helikasen von der OSM-vermittelten STAT1 Aktivierung abhängig ist und über einen STAT3/SOCS3-abhängigen Mechanismus reguliert wird. Während die Blockade der STAT1 Expression zu einer Inhibierung der OSM-induzierten Expression der Helikasen führte, wurde durch den Verlust von STAT3 oder SOCS3 die Expression von RIG-I und MDA5, aufgrund einer stärkeren und länger anhaltenden STAT1-Phosphorylierung, signifikant erhöht. Zusätzlich konnte ein additiver Effekt zwischen der OSM- und IFNγ-vermittelten Helikasenexpression belegt werden. Dieses Resultat steht im Einklang mit vorhergehenden Veröffentlichungen, die einen Crosstalk zwischen OSM und Typ I IFN bei der antiviralen Abwehr gegen das Hepatitis C Virus beschreiben.
N2  - Interleukin-6 (IL-6)-type cytokines, most notably IL-6 and Oncostatin M (OSM), have pleiotropic functions and play a major role in multiple biological processes. As inducers of the acute phase response, IL-6 and OSM are involved in the initiation of proinflammatory and immunological processes as well as in cell growth and differentiation. They mediate their biological function through binding to a multimeric receptor complex. The IL-6 receptor complex has a hexameric structure consisting of two molecules each of gp130, IL-6R and IL-6. In contrast, the OSM receptor complex has a heterodimeric structure consisting either of gp130 and the OSM receptor (OSMR) or gp130 and the leukemia inhibitory factor receptor (LIFR). IL-6-type cytokines induce the activation of the Jak/STAT (Janus kinase/Signal Transducer and Activator of Transcription), PI3K/Akt (Phosphoinositid-3-kinase/AKR thymoma oncogene homolog) and MAPK (mitogen-activated kinase) pathway. Since uncontrolled activation of these pathways causes chronic inflammatory diseases or abnormal cell growth, regulation by distinct feedback mechanisms is very important. Besides recruitment of inhibitory proteins like members of the SOCS (suppressors of cytokine signaling) family and protein tyrosine phosphatases, receptor internalization is a common regulatory mechanism.
One aim of the first part of this thesis was to investigate the regulation of the IL-6 receptor expression during dendritic cell (DC) differentiation/maturation and furthermore, to determine the relevance of gp130 internalization for these developmental processes. DCs are professional antigen presenting cells (APC) and known to act as a link between innate and adaptive immune response. Especially during the initiation of T cell polarization (Th1, Th2, Th17, Treg) they play an important role. DCs are a heterogeneous cell population, which can be classified by their origin and/or function and are distinguished (among other things) by their cell surface markers. DCs express both gp130 and IL-6R, therefore it has been assumed that DC differentiation and maturation is influenced by IL-6. Although several publications suggest that IL 6 signaling is of importance for DC development, its precise function for this process still remains unclear. How differential receptor expression may influence the biological function of IL-6 has not been studied so far and was the goal of the present study. By using GM-CSF-driven DCs from murine bone marrow (BMDC) as well as steady state DCs from peripheral organs, it was demonstrated that the expression of gp130 and IL-6R is differentially regulated during DC differentiation. Conventional DCs (cDCs) from spleen and lymph nodes showed a higher IL-6 receptor expression level than plasmacytoid DCs (pDCs) from these organs. While gp130 expression slowly increased over time in culture, no changes in IL-6R expression were observed in GM-CSF-driven BMDC differentiation. Furthermore, BMDC maturation induced by lipopolysaccharide (LPS), tumor necrosis factor-α (TNFα) or cholera toxin (Ctx) caused a cross-regulation of gp130 cell surface expression. In case of TNFα and Ctx this cross-regulation could be traced back to a transient receptor internalization induced by the serine/threonine-kinase MK2 (MAPK-activated protein kinase 2). Studies with the gp130 knockin mouse strain gp130LLAA, which is characterized by a point mutation of the internalization motif, revealed that the LPS-regulated gp130 expression depends on a so far unidentified mechanism. This mechanism induces an early clathrin-dependent gp130 internalization and furthermore leads to a long-term expression inhibition. This regulation of the IL-6 receptor expression is of importance, because it is assumed that the IL 6/STAT3-signal plays an important role to keep DCs in an immature state in absence of infection. Further data presented in this thesis indicate that limitation of the LIF response (and also OSM response) is necessary for DC differentiation, since expression of the LIFR was strongly downregulated in the course of GM-CSF-driven BMDC differentiation. In contrast to former studies, OSMR expression could not be confirmed.
An additional aim of the first part of the thesis was to investigate how missing gp130 endocytosis influences the homeostasis of myeloid and lymphoid cells in mice. For this purpose, gp130LLAA mice were investigated and showed a slight decrease in frequency and absolute cell numbers of cDCs from spleen as well as an increase in frequency and absolute cells numbers of pDCs and macrophages from inguinal lymph nodes. Additionally, an increase in frequency and absolute cell number of T cells, but a decrease of B cells could be detected in spleen.
The aim of the second part of this thesis was to investigate the OSM-mediated induction of antiviral gene expression in primary human dermal fibroblasts (HDF).
Type I interferons (IFN) are key players in the antiviral response. Many studies over the last years revealed that several proinflammatory cytokines were able to influence the antiviral response by induction of the pattern recognition receptor (PRR) expression. PRRs belong to the innate immunity and play a pivotal role in detection of pathogens through binding to pathogen-associated molecular patterns (PAMPs). In the second part it was shown that OSM induces the expression of the PRR retinoic acid inducible gene-I (RIG-I) and melanoma differentiation-associated protein 5 (MDA5). By using RNA interference studies it was demonstrated that the expression of the RNA-helicases depends on the OSM-induced STAT1 activation and is mainly regulated by a STAT3/SOCS3-dependent mechanism. While knockdown of STAT1 inhibited OSM-induced helicase expression, loss of STAT3 or SOCS3 significantly enhanced the RIG-I and MDA5 expression through an increased and prolonged STAT1 phosphorylation. Moreover, it was shown that OSM and IFNγ had an additive effect on helicase expression. This result correlates well with former studies showing a crosstalk of OSM and IFNγ signaling in the antiviral response against Hepatitis C Virus.
KW  - gp130
KW  - Endozytose
KW  - dendritische Zelle
KW  - OSM
KW  - antivirale Gene
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-150562
ER  -