senescence and autoimmunity
Biochemistry
Immunology
Final Report Abstract
In diesem Projektantrag wurde zwei getrennten Fragestellungen nachgegangen. Auf der einen Seite konnten wir zeigen, daß seneszente Zellen unterschiedliche Mechanismen nutzen, um lösliche Proteine aus Membranproteinen herzustellen und im Rahmen des Seneszenz-assoziierten sekretorischen Phänotyps (SASP) zu sezernieren. Membranproteine können dabei von seneszenten Zellen durch proteolytische Prozessierung durch die Metalloprotease ADAM17 freigesetzt werden oder alternativ auf extrazellulären Mikrovesikeln nach außen geschleust werden. Auf der anderen Seite haben wir im Rahmen dieses Projektantrages versucht die molekularen Mechanismen herauszuarbeiten, die zur Entstehung des Aicardi-Goutieres Syndrom (AGS) führen. AGS ist eine seltene Autoimmunerkrankung, die durch ein chronisch entzündetes Gehirn gekennzeichnet ist und in > 50% der Fälle durch Mutationen in den Genen der RNase H2 hervorgerufen wird. Die gängigste Hypothese zur Entstehung von AGS besagt, daß RNase H2-Substrate in der Zelle akkumulieren und das Immunsystem permanent stimulieren. Wir konnten in diesem Zusammenhang zeigen, daß sich in Abwesenheit von RNase H2 im Zytoplasma Micronuclei anhäufen und den cGAS/STING-Signalweg aktivieren, welcher für die Erkennung von zytosolischer DNA durch das Immunsystem verantwortlich ist. Micronuclei sind in der Vergangenheit nur mit genomischer Instabilität in Verbindung gebracht worden und die Assoziation mit einer Aktivierung des angeborenen Immunsystems ist unser Erkenntnis nach ein wichtiger neuer Aspekt dieser distinkten zellulären Strukturen. Wir halten es sogar für möglich, daß Micronuclei eine entscheidende Rolle bei der Ausbildung von Autoimmunität spielen. Die RNase H2-abhängigen Micronuclei werden dabei über Autophagie dem unspezifischen Abbau in Lysosomen zugeführt und eine zusätzliche Induktion von Autophagie durch mTOR-Inhibitoren wie Rapamycin resultierte in einer Reduktion der Micronuclei sowie der damit verbundenen Immunantwort. Dieser Ansatz könnte eine neue therapeutische Option für AGS-Patienten darstellen. Außerdem konnten wir in RNase H2-defizienten humanen Zellen, die wir mit Hilfe der CRISPR/Cas9-Technologie hergestellt haben, zeigen, daß RNase H2 ein essentieller Wirtsfaktor bei der Mobilisierung von endogenen Retroelementen ist. Darüber hinaus haben wir zwei konditionale RNase H2-Knockout-Mauslinien generiert, denen die Nuklease spezifisch in den Astrozyten des Gehirns sowie im Darmepithel fehlt. Überraschenderweise wiesen die gehirnspezifischen RNase H2-KO-Mäuse im Gegensatz zur humanen Erkrankung keinen auffälligen Phänotyp auf. Während junge Mäuse mit darmspezifischer RNase H2-Defizienz noch ein intaktes intestinales Epithel besaßen, zeigten die gealterten Tiere eine ausgeprägte Atrophie und Entzündung des Darmepithels. Die verminderte Proliferation und stark erhöhte Apoptose des Darmepithels in diesen Tieren konnte durch zusätzliche Deletion von p53 negiert werden. Allerdings entwickelten die Doppel-KO-Tiere spontane Dünndarmkarzinome, welche auf molekularer Ebene durch eine Hyperaktivierung des Wnt-Signalweges gekennzeichnet waren. RNase H2 stellt daher – insbesondere bei gleichzeitiger p53-Defizienz – einen intestinalen Tumorsuppressor dar.
Publications
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