Alternatives Splicing als Regulationsmechanismus NOD2 (CARD15)-abhängiger Signaltransduktion: Bedeutung für intestinale Entzündungsreaktionen
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Alternatives Splicing von Transkripten führt zu unterschiedlichen Proteinisoformen, die endogene Regulatorfunktionen innehaben können. Dieses Prinzip ist auch bei Signalmolekülen der angeborenen Immunität verwirklicht und spielt eine Rolle zur Modifikation von zellulären Antworten auf immunologische Stimuli. NOD-like Rezeptoren sind intrazelluläre Rezeptoren zur Erkennung von endogenen oder exogenen molekularen Gefahrsignalen (danger-associated molecular patterns, DAMPs) und eine essentielle Komponente des angeborenen Immunsystems. NOD2 erkennt über eine C-terminal gelegene Leuzin-reiche Region (LRR) Muramyldipeptid (MDPund aktiviert über die Serin- Threonin Kinase RIP2 den Transkriptionsfaktor NF-B. Ziel des Projektes war es an NOD2 als Modell zu untersuchen, welche Bedeutung Splicevarianten für die Regulation von NLR- vermittelter Signaltransduktion innehaben und intestinaler Entzündung innehaben. Im Rahmen des Projektes konnten wir die Regulation und putative Funktion von zwei NOD2 Transkriptisoformen aufklären. Wir konnten zeigen, dass in den meisten Geweben ein alternativer Promoter 3.5 kB aufwärts des bisherigen Transkriptionsstart von NOD2 benutzt wird. Die alternativen zwei Exone bilden eine neue 5´UTR, die regulatorische Eigenschaften auf die Translationseffizienz über µORFS (kurze vorgeschaltete Leserahmen) ausüben kann. Der molekulare „Dämpfer“ liegt auf dem neuen Exon1b, welches kontextabhängig durch proinflammatorische Stimuli herausgespleisst werden kann, was zu einer Hochregulation der NOD2 Proteinkonzentration beiträgt. Als weitere Isoform wurde NOD2-C2 beschrieben, welches durch ein zusätzliches Exon (Ex3a) gekennzeichnet ist. Die Form wird abhängig von der allelischen Ausprägung des SNPs rs2067085 (assoziiert mit M. Crohn) gebildet und führt zu einem Protein mit 2 CARD Domänen, welches NOD2 unabhängig NF-B aktivieren kann. Da wesentliche Teile der Arbeit zu den Splicevarianten der LRR durch eine Publikation zu Förderbeginn vorweggenommen wurden, wurde CARD8 als möglicher heterotypischer Regulator von NOD2 untersucht. Die Domänenabfolge von CARD8 (FIIND/CARD) befindet sich auch am c-Terminus des NLRs NALP1, welches ein Heterodimer mit NOD2 bildet, und kann durch alternatives Splicen aus dem ORF entfernt werden. In der Evolution der Primaten ist dieser Teil des Genes dupliziert worden und liegt auch als eigene Funktionseinheit mit einem komplexen Splicemuster vor. Wir konnten zeigen, dass endogenes CARD8 mit NOD2 interagiert und kontextabhängig die Ausbildung eines NODosoms verhindern kann. Zusammengefasst haben die Arbeiten in der vergangenen Förderperiode gezeigt, dass alternatives Splicing, aber auch heterotypische Interaktoren wie CARD8 eine Rolle für die Feinmodulation von NOD2 abhängiger Signaltransduktion spielen. In weiterführenden Experimenten soll nun über RNA-Sequenzierung der Frage nachgegangen werden, welche Sequenz-Motive und Faktoren kontext-abhängiges Splicen bei Entzündungsprozessen regulieren und welche Bedeutung dieser Regulation zukommt.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
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(2007) Functional characterization of two novel 5' untranslated exons reveals a complex regulation of NOD2 protein expression. BMC Genomics. 8, 472
Rosenstiel, P, Huse, K, Franke, A, Hampe, J, Reichwald, K, Platzer, C, Roberts, RG, Mathew, CG, Platzer, M, Schreiber, S
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(2007) Identification, evolution, and association study of a novel promoter and first exon of the human NOD2 (CARD15) gene. Genomics. 90, 493-501
King, K, Bagnall, R, Fisher, SA, Sheikh, F, Cuthbert, A, Tan, S, Mundy, NI, Rosenstiel, P, Schreiber, S, Mathew, CG, Roberts, RG
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(2009) Investigation of innate immunity genes CARD4, CARD8 and CARD15 as germline susceptibility factors for colorectal cancer. BMC Gastroenterol. 9, 79
Mockelmann, N, von Schonfels, W, Buch, S, von Kampen, O, Sipos, B, Egberts, JH, Rosenstiel, P, Franke, A, Brosch, M, Hinz, S, Roder, C, Kalthoff, H, Folsch, UR, Krawczak, M, Schreiber, S, Broring, CD, Tepel, J, Schafmayer, C, Hampe, J
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(2009) Towards a molecular risk map--recent advances on the etiology of inflammatory bowel disease. Semin Immunol. 21, 334-345
Rosenstiel, P, Sina, C, Franke, A, Schreiber, S
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(2010) The caspase recruitment domaincontaining protein 8 (CARD8) negatively regulates NOD2-mediated signaling. J Biol Chem
von Kampen, O, Lipinski, S, Till, A, Martin, SJ, Nietfeld, W, Lehrach, H, Schreiber, S, Rosenstiel, P
