Die Rolle von pro-apoptotischen BH3-only Proteinen bei Überleben und Differenzierung von Lymphozyten

• Antragsteller: Professor Dr. Georg Häcker
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2015 bis 2019
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 288787880

Mitochondriale Apoptose ist ein Schlüsselmechanismus bei der Differenzierung und während des Lebens hämatopoetischer Zellen. Mitochondriale Apoptose wird durch Proteine der Bcl-2-Familie bestimmt. Innerhalb dieser Familie umfasst die Gruppe der acht BH3-only Proteine die Initiatoren; sie regeln Apoptose durch ihre Expressionsspiegel und möglicherweise durch ihre Aktivierung. In Zellen des Immunsystems ist Bim das prominenteste und wichtigste BH3-only Protein, aber eine Reihe anderer BH3-only Proteine (insbesondere Puma, Bmf und Noxa) scheinen eine weitere, unvollständig verstandene Rolle zu spielen. Unter anderem an Modellen mit gendefizienten Mäusen haben wir viel über mitochondriale Apoptose in Immunzellen gelernt. Der weitere Fortschritt ist jedoch langsam, insbesondere wegen der begrenzten Möglichkeiten, das notwendige zelluläre Material zu gewinnen. Wir haben ein Zellmodell etabliert, in dem hämatopoetische Vorläuferzellen der Maus in vitro expandiert und in vitro oder in vivo sowohl in myeloide Zellen als auch in Lymphozyten differenziert werden können. Wir haben derartige Vorläuferzellen von Mäusen mit Doppeldeletionen in BH3-only Proteinen hergestellt (Bim/Puma-, Bim/Bmf- oder Bim/Noxa-defizient) und haben interessante Apoptosedefekte in einigen Situationen beobachtet. Wir schlagen hier vor, diese Zellen zu benutzen und weitere, dreifach defiziente Zellen zu etablieren, um den Beitrag von BH3-only Proteinen zu Entwicklung, Erhaltung und Apoptosesensitivität insbesondere in B und T Lymphozyten zu analysieren. In vitro werden wir Vorläuferzellen sowie "B-Zellen" und "T-Zellen" der verschiedenen Genotypen auf ihre Apoptoseempfindlichkeit testen (B-Zellen können aus diesen Zellen in vitro bis zu einem IgM-positiven Stadium differenziert werden, "T-Zellen" bis zu "Thymozyten" des DN3/4-Stadiums). Apoptosesensitivität wird weiterhin ex vivo in Zellen getestet werden, die aus Mäusen isoliert wurden, denen Vorläuferzellen injiziert wurden (durch Injektion der Vorläuferzellen in bestrahlte Mäuse können reife Lymphozyten erhalten werden). Die Expression von BH3-only Proteinen während der Differenzierung von B- und T-Zellen in vitro wird weiterhin untersucht werden. Durch Testung der Komplexbildung mit anti-apoptotischen Bcl-2-Proteinen werden offene Fragen der molekularen Funktion von BH3-only Proteinen angegangen werden. Letztlich werden wir potentielle Überlebensvorteile während der in vivo-Differenzierung von myeloiden und lymphoiden Zellen durch den Verlust von BH3-only Proteinen messen. Hierzu werden zwei Populationen von Vorläuferzellen unterschiedlichen Genotyps (z. B. Bim- und Bim/Noxa-defizient) in eine Maus injiziert, und das Erscheinen reifer Zellen beider Populationen wird verglichen werden. Wir glauben, dass wir mit diesem Zugang substantielle neue Information über BH3-only Proteine und ihre Rolle bei der Differenzierung und der Regulation der Apoptosesensitivität von hämatopoetischen Zellen der Maus gewinnen werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen