Die Rolle von SPATA2 für Inflammation und Zelltod

• Antragsteller: Privatdozent Dr. Ulrich Maurer
• Fachliche Zuordnung: Immunologie ; Zellbiologie
• Förderung: Förderung von 2018 bis 2022
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 411119877

• Erstellungsjahr: 2024

Zusammenfassung der Projektergebnisse

In vorherigen Studien hatten wir das Protein SPATA2 als Bestandteil des TNF-Rezeptor 1 Signalkomplex (TNFR1-SC) identifiziert, und das beantragte Projekt zielte auf ein weitergehendes Verständnis der Rolle von SPATA2 für pro-inflammatorische Signalwege ab. Die ursprünglichen Ziele des Projekts waren die weitere Charakterisierung der Rolle von SPATA2 für intestinale Inflammation, seine Regulation durch Caspase-8, seine Rolle bei der Phosphorylierung von CYLD und die Beantwortung der Frage, ob SPATA2 eine Rolle bei der embryonalen Letalität von Mäusen mit Defizienz für TAK-1 oder Caspase-8 hat. Im Verlauf von Verpaarungsexperimenten verkreuzten wir Spata2-/-Tiere mit Cyld-/- Tieren, um die Konsequenzen der Spata2-Deletion auf Cyld-/- Hintergrund zu untersuchen. Wir beobachteten, daß die meisten Doppel-Knockout (DKO)-Nachkommen gleich nach der Geburt verstarben, während die wenigen überlebenden DKO Jungtiere reduziertes Körpergewicht und einen deformierten Schwanz aufwiesen. Dies war ein unerwarteter Phänotyp, und wir entschieden uns, abweichend von den ursprünglichen Zielsetzungen des Projektes, die zugrundeliegenden molekularen Mechanismen zu untersuchen. Der Dünndarm von DKO Mäusen zeigte Anzeichen von Entzündungen wie abgeflachte Villi, und intestinale epitheliale Zellen (IEC) von DKO Tieren wiesen erhöhte Expression pro-inflammatorischer Zytokine im Vergleich zu IEC von Spata2-/- oder Cyld-/-Tieren auf. Aus Knochenmark generierte Makrophagen (BMDM) von DKO Mäusen zeigten eine verstärkte Antwort auf Stimulation LPS und Pam3CSK4, und DKO Tiere hatten eine erhöhte Anzahl von B Zellen der Marginalzone. Neben erhöhter Protektion vor TNF-induzierte Apoptosebeobahteten wir erhöhte lineare Ubiquitylierung in TNF-stimulierten DKO-murinen embryonalen Fibroblasten (MEF), im Vergleich zu Spata2-/- oder Cyld-/- MEF. Wir stellten die Hypothese auf, dass SPATA2 die Aktivität des Linear ubiquitin chain assembly complex (LUBAC) beeinflusst, durch Verdrängung von OTULIN, einer Deubiquitinase, von der zuvor gezeigt wurde, dass sie die inhibitorische Auto-Ubiquitylierung von LUBAC reduziert. Transfektionsexperimente zeigten tatsächlich, dass erhöhte SPATA2 Expression die Bindung von OTULIN an LUBAC reduziert und die Auto-Ubiquitylierung von LUBAC erhöhte. Die Interaktion von SPATA2 and HOIP hing vom C-terminalen SPATA2 Zinkfinger (ZnF) motiv ab, von dem wir fanden, dass es die Homodimerisierung von SPATA2 ermöglicht. Rekonstitution von DKO MEF mit SPATA2, aber nicht mit PIM- or ZnF-defizientem SPATA2, reduzierte die M1-Ubiquitylierung von RIPK1, und führte zu erniedrigten NF-kB und JNK Signalen. Wir konnten auch zeigen, dass die erhöhte RIPK1 M1-Ubiquitylierung von DKO MEF nach TNFR1-Stimulation von OTULIN abhing, da diese nach CRISPRS/Cas9-vermitteltem Knockout von OTULIN in DKO MEF nicht mehr zu beobachten war. Zusammengenommen zeigen unsere Daten einen Mechanismus auf, wie SPATA2, unabhängig von CYLD, NF-kB and JNK Signale und pro-inflammatorische Genexpression begrenzt.

Projektbezogene Publikationen (Auswahl)

• Keeping Cell Death in Check: Ubiquitylation-Dependent Control of TNFR1 and TLR Signaling. Frontiers in Cell and Developmental Biology, 7.
  Griewahn, Laura; Köser, Aaron & Maurer, Ulrich
  
• SPATA2 and CYLD independently control pro-inflammatory signaling and B-cell homeostasis. Oral presentation, 18th TNF superfamily meeting, Les Diablerets, Switzerland
  Maurer, U.
  
• SPATA2 and CYLD independently control proinflammatory signaling and B-cell homeostasis. Poster, 18th TNF superfamily meeting, Les Diablerets, Switzerland
  Griewahn, L. & Maurer, U.
  
• SPATA2 and CYLD independently control proinflammatory signaling and B-cell homeostasis. Poster, Swiss Apoptosis and Autophagy Meeting, Bern, Switzerland
  Griewahn, L. & Maurer, U.
  
• SPATA2 suppresses M1-linked ubiquitylation independently of CYLD. Oral presentation, EMBO Workshop ‘Dying in self-defense: Cell death signaling in animals and plants‘, Crete, Greece
  Griewahn, L.
  
• SPATA2 restricts OTULIN-dependent LUBAC activity independently of CYLD. Cell Reports, 42(1), 111961.
  Griewahn, Laura; Müller-Foxworth, Madeleine; Peintner, Lukas; Wissler, Manuela; Weiss, Martina; Brauns-Schubert, Prisca; Massoumi, Ramin; Borner, Christoph; Groß, Olaf; Yabal, Monica; Charvet, Céline & Maurer, Ulrich