Effectors, mechanisms and consequences of sphingomyelinase-dependent regulation of actin dynamics in measles virus induced T cell paralysis
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Der durch Masernvirus (MV) induzierten T Zell Paralyse kommt eine wesentliche Bedeutung in der MV vermittelten generellen Immunsuppression zu. Zentral für die MV-induzierte T Zell Paralyse ist die Interaktion des Virus mit Rezeptoren auf der T Zelle Oberfläche, infolge derer stimulatorische Signale, die für die Reorganisationen des Zytoskeletts sowie die Aktivierung zellulärer Signalwege essentiell sind, nahezu vollständig gehemmt sind. Segregation von Rezeptoren und ihrer membranproximalen Signalosomenkomplexe sind wesentlich durch dynamische Veränderungen der Lipidzusammensetzung der Plasmamembran bestimmt, die, wie unsere Vorarbeiten belegten, durch die Aktivierung der neutralen (NSM), und nachfolgend der saueren Sphingomyelinase (ASM) und Ceramid-Akkumulation durch MV aktiv verändert wird. Zielsetzung des Projektes war es, die Bedeutung der NSM/ASM in der durch MV modulierten Zytoskelettreorganisation und Expansionsfähigkeit primärer humaner T Zellen zu ermitteln. NSM-ablatierte T Zellen zeigten eine nahezu komplette Resistenz gegenüber wesentlichen MV-induzierten Interferenzen. So konnten sie in Antwort auf CD3/CD28 Co-Stimulation adhärieren, ihre Kontaktfläche zu stimulatorischen Oberflächen erweitern, Lamella und Lamellopodia organisieren und Ceramide, die sie in NSM-suffizienten T Zellen im Zentrum der immunologischen Synapse (IS) akkumulierten, innerhalb des Lamellums kompartimentieren. Ablation der NSM war jedoch nur partiell in der Lage, die Proliferationsfähigkeit MV-exponierter Zellen wiederherzustellen, sodass für dieses Phänomen zusätzliche, durch MV gestörte Mechanismen verantwortlich zeichnen. Diese Befunde implizierten, dass einer NSM Aktivierung offensichtlich ein stark attenuierender Einfluss auf die T Zell Aktivierung zukommt. Umso überraschender war der Befund, dass in co-stimulierten T Zellen eine transiente NSM Aktivierung gemessen werden kann, die mit einer Akkumulierung von Ceramiden und der NSM im Lamellum einhergeht. Infolge einer NSM Ablation erfolgte die Aktivierung costimulierter T Zellen schneller und effizienter. Dies betraf Adhärenz, Zytoskelett- Reorganisation, Ca2+-Mobilisierung, Akkumulation tyrosin-phosphorylierter Proteine und letztlich, frühe Expansion, die insbesondere innerhalb der ersten 24-48 Stunden bis zu vierfach höher lag als in NSM-suffizienten Kontroll-Zellen. Mit der Identifizierung ihrer Attenuierungsaktivität in Co-stimulierten T Zellen wurde der NSM eine neue, zentrale Funktion in der Regulation der physiologischen T Zell Aktivierung zugemessen. Die unter physiologischen Bedingungen zeitlich und räumlich strikt kontrollierte NSM Aktivierung wird durch MV dereguliert, was infolge einer dauerhaften Aktivierung des Enzyms offenbar in einer gestörten Sphingolipid Membran Dynamik mit aberranter Kompartimentierung des Enzyms, Sphingolipid Metaboliten und, in Konsequenz, membranständiger und –proximaler für die T Zell Aktvierung wesentlicher Proteine resultiert. Ziel weiterführender Untersuchungen wird es sein, diese Zielmoleküle und ihre Modifikationen während physiologischer und - durch das Virus - aberrant gestörter T Zell Aktivierung zu definieren.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2011) DC-SIGN mediated sphingomyelinaseactivation and ceramide generation is essential for enhancement of viral uptake in dendritic cells. Plos Pathogens.
Avota E, Gulbins E, Schneider-Schaulies S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1001290) - (2011). Cytoskeletal dynamics: concepts in measles virus replication and immunomodulation. In: Viruses. Special Issue: Cytoskeleton in viral infections. Greber U, Sodeik B eds. 3(2), 102-117
Avota E, Gassert E, Schneider-Schaulies S
(Siehe online unter https://doi.org/10.3390/v3020102) - (2012): Viral Infections and sphingolipids. In ‚Sphingolipids in Disease’. Gulbins E, Petrache I eds. pp. 321-340
Schneider-Schaulies J, Schneider-Schaulies S
- (2014) The role of sphingomyelin breakdown in measles virus immunomodulation. Cell. Physiol. Biochem. 34(1):20-6
Avota E, Schneider-Schaulies S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1159/000362981) - (2014). Membrane Microdomains Enriched in Ceramides: From Generation to Function. In: Cell Membrane Nanodomains: From Biochemistry to Nanoscopy (p.134-172) Cambi & Lidke Eds., CRC Press, Taylor & Francis group ISBN 9781482209891
Schneider-Schaulies S, Mueller N, Gulbins E
- (2014). The role of the neutral sphingomyelinase in physiological and measles virus (MV) mediated T cell suppression. PLoS Pathog. 2014 Dec 18;10(12):e1004574
Mueller N, Avota E, Collenberg L, Gulbins H, Schneider-Schaulies S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1004574)
