Judith Gerlach

• CD22 ist ein B-zellspezifisches Transmembranprotein der Immunglobulin (Ig)-Superfamilie. Es übernimmt zwei unterschiedliche Aufgaben. Zum einen hat CD22 eine inhibitorische Wirkung auf das BZR-Signal. Nach BZR-Ligation lagert sich die Tyrosin-Phosphatase SHP-1 an die cytoplasmatische Domäne von CD22 an, wodurch SHP-1 aktiviert wird. Durch die dephosphorylierende Aktivität der Phosphatase moduliert sie das BZR-Signal. Zum anderen ist CD22 ein Adhäsionsmolekül, das in die Gruppe der Siglecs (Sialic acid-binding Ig-like lectin) gehört. DieCD22 ist ein B-zellspezifisches Transmembranprotein der Immunglobulin (Ig)-Superfamilie. Es übernimmt zwei unterschiedliche Aufgaben. Zum einen hat CD22 eine inhibitorische Wirkung auf das BZR-Signal. Nach BZR-Ligation lagert sich die Tyrosin-Phosphatase SHP-1 an die cytoplasmatische Domäne von CD22 an, wodurch SHP-1 aktiviert wird. Durch die dephosphorylierende Aktivität der Phosphatase moduliert sie das BZR-Signal. Zum anderen ist CD22 ein Adhäsionsmolekül, das in die Gruppe der Siglecs (Sialic acid-binding Ig-like lectin) gehört. Die N-terminale Ig-Domäne von CD22 weist die Bindungseigenschaften eines Lectins auf und bindet spezifisch 2,6-gekoppelte Sialinsäure. Das Ziel der vorliegenden Doktorarbeit war es, die inhibitorische Wirkung von CD22 auf das BZR-Signal molekular zu definieren. Daher wurde das Substrat der an CD22 rekrutierten und aktivierten Phosphatase SHP-1 in vergleichenden Analysen von CD22-defizienten und Kontroll-B-Zellen nach BZR-Stimulation gesucht. Wir konnten zeigen, dass in CD22-defizienten B-Zellen nach BZR-Stimulation das Adaptermolekül SLP-65, auch BLNK oder BASH genannt, früher und stärker Tyrosin-phosphoryliert vorliegt, als in Kontroll-B-Zellen. Transfektionsexperimente mit der CD22-defizienten Plasmazytom-Zelllinie J558Lm3 wurden begonnen, um den molekularen Zusammenhang zwischen CD22, SHP-1 und SLP-65/BLNK zu bestätigen. Das in J558Lm3 Zellen ektopisch exprimierte CD22 wurde Tyrosin-phosphoryliert, und SHP-1 konnte mit CD22 co-präzipitiert werden. Jedoch war in den CD22-Transfektanten keine Reduktion der Tyrosin-Phosphorylierung von SLP-65/BLNK nach BZR-Stimulation im Vergleich zu untransfizierten Zellen nachweisbar. Da in unabhängigen Experimenten die Liganden-Bindung von CD22 als Voraussetzung für die inhibitorische Wirkung von CD22 deutlich wurde, etablierten wir 2,6 Sialinsäure- und CD22-positive J558Lm3 Doppeltransfektanten. Auf diesen konnte die cis-Maskierung von CD22 nachgewiesen werden. In Stimulationsexperimenten der Doppeltransfektanten wurde die reduzierte Tyrosin-Phosphorylierung von SLP-65/BLNK in Abhängigkeit von CD22 in der Mehrzahl der Klone bestätigt. Allerdings mussten die Resultate in Frage gestellt werden, als in den meisten Klonen einer Kontrolltransfektion ebenfalls eine Reduktion der Tyrosin-Phosphorylierung von SLP-65/BLNK festgestellt wurde. Um den Einfluss von CD22 und SLP-65 auf das BZR-Signal zu klären, wurden CD22- und SLP-65-defiziente Mäuse gekreuzt. Durch die zusätzliche Deletion von CD22 in SLP-65-/- Mäusen konnte das Ca2+-Signal nach BZR-Stimulation wieder hergestellt werden. Jedoch zeigte die weitere Analyse der doppel-defizienten Mäuse, dass in der Regel der Phänotyp der SLP-65-defizienten Mäuse dominiert. Diese Ergebnisse verdeutlichten, dass das Adaptermolekül SLP-65/BLNK zwar ein Substrat des CD22/SHP-1 Signalweges ist, aber keine essentielle Rolle in der inhibitorischen Wirkung von CD22 übernimmt. Weiterhin wurde der Einfluss der Ligandenbindung von CD22 auf dessen intrazelluläre, inhibitorische Wirkung auf das BZR-Signal untersucht. Ein synthetisches Sialoside stand zur Verfügung, das hochspezifisch die Interaktion von CD22 mit dessen Liganden stört. Wurden die Zellen einer humanen B-Zelllinie in Gegenwart des Sialosids über den BZR stimuliert, konnte ein erhöhtes Ca2+-Signal gemessen werden. Dieses Resultat erinnerte an die stärkere Ca2+-Mobilisierung in CD22-defizienten B-Zellen. Entsprechend war die Tyrosin-Phosphorylierung von CD22 nach Vorbehandlung mit dem Sialosid in den humanen B-Zellen verringert, und weniger SHP-1 konnte mit CD22 co-präzipitiert werden. Mit diesen Ergebnissen wurde deutlich, dass die Adhäsionsdomäne von CD22 einen direkten, positiven Einfluss auf die intrazelluläre, inhibitorische Domäne von CD22 hat. Als Nebenprojekt wurde die Rolle von CD22 in knock-out Mäusen des transkriptionellen Co-Aktivators BOB.1/OBF.1 untersucht. Ein Entwicklungsblock im transitionalen B-Zellstadium im Knochenmark der BOB.1/OBF.1-defizienten Mäuse verursacht eine deutliche Reduktion reifer B-Zellen in der Milz. Die Analyse des Knochenmarks der BOB.1/OBF.1-defizienten Mäuse zeigte, dass ausschließlich die Expression von CD22 auf den B-Vorläufer Zellen erhöht war. Nach zusätzlicher Deletion von CD22 in BOB.1/OBF.1-/- Mäusen war nach BZR-Stimulation ein deutliches Ca2+-Signal in den doppel-defizienten B-Zellen messbar. Dieses könnte die normalisierte Anzahl transitionaler B-Zellen im Knochenmark und die gestiegene Anzahl reifer B-Zellen in der Milz der doppel-defizienten Mäuse bewirken. Allerdings waren die doppel-defizienten Mäuse, entsprechend den BOB.1/OBF.1-/- Mäusen, nicht in der Lage, eine humorale Immunantwort einzuleiten oder Keimzentren zu bilden. Die Proliferation von CD22-defizienten B-Zellen nach LPS-Stimulation verlief unabhängig von der An- oder Abwesenheit von BOB.1/OBF.1. Mit den Untersuchungen konnten wir zeigen, dass die Differenzierungsschwierigkeiten der BOB.1/OBF.1-defizienten B-Zellen vom BZR-Signal abhängen. Allerdings muss das Ausbleiben der Keimzentrenbildung auf einen anderen Mechanismus zurückgeführt werden.…
• CD22 is a B cell-specific transmembran protein of the Immunoglobulin (Ig) superfamily, which has two distinct functions. On the one hand, CD22 acts as a negative regulator of the BCR-signal. Upon BCR-ligation the tyrosine phosphatase SHP-1 associates with the cytoplasmatic tail of CD22 leading to the activation of SHP-1. The activated tyrosine phosphatase dephosphorylates signaling molecules within the BCR-signaling cascade, thereby inhibiting the BCR-signal. On the other hand, CD22 is an adhesion molecule belonging to the Siglec family (SialicCD22 is a B cell-specific transmembran protein of the Immunoglobulin (Ig) superfamily, which has two distinct functions. On the one hand, CD22 acts as a negative regulator of the BCR-signal. Upon BCR-ligation the tyrosine phosphatase SHP-1 associates with the cytoplasmatic tail of CD22 leading to the activation of SHP-1. The activated tyrosine phosphatase dephosphorylates signaling molecules within the BCR-signaling cascade, thereby inhibiting the BCR-signal. On the other hand, CD22 is an adhesion molecule belonging to the Siglec family (Sialic acid-binding Ig-like lectin). The N-terminal Ig-domain confers lectin function by specifically binding to 2,6-linked sialic acid. The main focus of this thesis was to molecularly define the inhibitory role of CD22 on the BCR-signal. Therefore, we looked for possible substrates of the tyrosine phosphatase SHP-1 by comparing the tyrosine phosphorylation level of proximal signaling molecules upon BCR-stimulation in CD22-deficient and control-B-cells. The adaptor protein SLP-65, also called BLNK or BASH, was earlier and stronger tyrosine-phosphorylated in CD22-deficient B-cells, compared to control-B-cells upon BCR-stimulation. Reconstitution experiments were started with the CD22-deficient plasmacytoma cell-line J558Lm3 to demonstrate the molecular correlation between CD22, SHP-1, and SLP-65/BLNK. Ectopically expressed CD22 was tyrosine-phosphorylated in transfected J558Lm3 cells and SHP-1 could be co-precipitated with CD22. However, the tyrosine-phosphorylation level of SLP-65/BLNK was unaffected or even increased in CD22-positive J558Lm3 transfectants upon stimulation. In the meantime we were able to show that the adhesion domain of CD22 has a direct influence on the inhibitory role of CD22. Therefore, plasmacytoma cells were established stably expressing 2,6 sialic acid and CD22. On those cis-masking of CD22 could be detected. The tyrosine-phosphorylation level of the adaptor molecule SLP-65/BLNK was decreased in most of the double-transfected J558Lm3 clones depending on the expression of CD22. But the obtained results had to be questioned when the tyrosine-phosphorylation of SLP-65/BLNK was also decreased in most of the clones of a control-transfection. To further analyze the mechanism of BCR-signal regulation by CD22 and SLP-65, CD22- and SLP-65-deficient mice were crossed. The additional deletion of CD22 in SLP-65-/- mice restored the Ca2+-signal in double-deficient B-cells upon BCR-stimulation. Further analysis of SLP-65xCD22-double-deficient mice revealed that the phenotype of the SLP-65-/- mice was dominant in most of the explored aspects. Therefore, we concluded that the adaptor protein SLP-65/BLNK is a substrate of the CD22/SHP-1 pathway but not crucial for mediating the inhibitory function of CD22. So far it was not known whether the ligand-binding of CD22 influences its intracellular signaling domain. To investigate this question we used a synthetic sialoside, which specifically binds to the lectin domain of CD22 and thereby interferes with the ligand-binding. When cells of a human B cell-line were stimulated with anti-IgM in the presence of this sialoside, a higher Ca2+-signal was observed, similar to the one measured in CD22-deficient B-cells. Accordingly, a lower tyrosine-phosphorylation of CD22 and less SHP-1 recruitment was demonstrated in the presence of this sialoside in those human B-cells. Thus, by interfering with the ligand binding of CD22 on the B-cell surface, we have shown that the lectin domain of CD22 has a direct, positive influence on its intracellular inhibitory domain. As a side project we investigated the role of CD22 in mice lacking the transcriptional co-activator BOB.1/OBF.1. A developmental block at the transitional B cell stage in the bone marrow of BOB.1/OBF.1-deficient mice causes a reduced number of splenic B cells. By analyzing the bone marrow of BOB.1/OBF.1-/- mice, we found that the expression of CD22 is selectively increased on B-lineage cells. Furthermore, the Ca2+-signal in BOB.1/OBF.1-deficient B-cells was restored upon BCR-stimulation, when CD22 was additionally deleted. The increased Ca2+-signal could cause the normal number of transitional B cells in the bone marrow and the increased number of mature B-cells in the spleen of BOB.1/OBF.1xCD22-double-deficient mice. Nevertheless, double-deficient animals were unable to mount humoral immune response and to form germinal centers as has been described for BOB.1/OBF.1-deficient mice. Finally, CD22-deficient B-cells proliferate independently of BOB.1/OBF.1 upon stimulation with LPS. These studies suggest that the differentiation defect of B-cells observed in BOB.1/OBF.1-/- mice is BCR-signal dependent. However, the impairment of BOB.1/OBF.1-/- B-cells to form germinal centers is caused by a different mechanism.…