Aktivierung von Rezeptoren der Tumornekrosefaktor (TNF)-Rezeptor-Superfamilie (TNFRSF) durch heteromere Liganden der TNF-Superfamilie (TNFSF)

• Antragsteller: Professor Dr. Harald Günther Wajant
• Fachliche Zuordnung: Zellbiologie ; Biochemie
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2023
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 436843377

Die Liganden der TNF-Superfamilie (TNFLs) bilden homotrimere Moleküle, die sehr gut untersucht sind, und kommen in membranständiger und löslicher Form vor. Es gibt auch einige heterotrimere TNFLs, die allerdings, mit Ausnahme von LTaß2, hinsichtlich ihrer Biologie und Funktion nur sehr unzureichend verstanden sind. Aufgrund ihrer asymmetrischen Natur induzieren heteromere TNFLs Rezeptorkomplexe, die sich in Stöchiometrie und Zusammensetzung von denen homotrimerer TNFLs unterscheiden. Wir konnten LTa2ß- und LTa2LIGHT-Heterotrimere als neue Liganden des TNFR1 und TNFR2 identifizieren, die in ihrer membranständigen Form diese auch aktivieren. Wir fanden, dass TNFR1 und TNFR2 nur die LTa-LTa-, nicht aber die beiden LTa-LTß-Kontaktzonen des LTa2ß-Moleküls binden. Das aktuelle Modell der TNFR-Aktivierung geht davon aus, dass TNFLs drei Rezeptormoleküle rekrutieren und die resultierenden trimeren TNFL-TNFR-Komplexe dann weiter sekundär clustern müssen. Letzteres wird dabei durch die Prä-Liganden-Assemblierungsdomäne (PLAD) der TNFRs ermöglicht, die eine schwache, ligandenunabhängige Rezeptorselbstassoziation vermittelt. Die Tatsache, dass monovalentes Membran-LTa2ß für TNFR1 und TNFR2 stark agonistisch wirkt ist unerwartet und legt nahe, dass die PLAD-vermittelte Clusterbildung der TNF-Rezeptoren in der Zell-Zell-Kontaktzone so effizient ist, dass sie sogar die Notwendigkeit einer Zwischenbildung trimerer, Ligand-TNFR-Komplexe obsolet macht. Wir analysierten außerdem systematisch die Interaktion zwischen LTa, LTß, LIGHT, TNF und TL1A-Protomeren und konnten nachweisen, dass sich LTa-LIGHT-, LTß-LIGHT-, LIGHT-TL1A-und LTß-TL1A-Heteromere mit vergleichbarer Effizienz bildeten wie die entsprechenden homotypischen TNFLs. Die zentrale Frage, die sich durch die Identifizierung der neuen heteromeren TNFLs stellt, ist, inwieweit heteromere TNFLs generell entstehen und, noch wichtiger, wie sie zur bereits bekannten Biologie ihrer homotrimeren Schwester-TNFLs und deren Rezeptoren beitragen. Um diese Frage zu beantworten, verfolgt der Antrag vier Ziele: i) Eine systematische Evaluierung aller 19 TNFL-Protomeren hinsichtlich Heteromerbildung. ii) Untersuchung der TNFR-stimulierenden Eigenschaften der neuen heteromeren TNFLs. Da die Bildung von TNFL-Heteromeren mit einer verminderten Bildung von TNFL-Homotrimeren einhergeht, wird auch die Möglichkeit untersucht, dass die induzierte Expression eines heteromerisierenden TNFLs die Bildung homomerer TNFLs und damit deren Aktivität reduziert. iii) Die Entwicklung TNFL-Heteromer-spezifischer Antikörper. Dies würde einen vereinfachten Nachweis heteromerer TNFLs ermöglichen, ihre Detektion in vivo ermöglichen und, was am wichtigsten ist, wenn diese Antikörper um die TNFR-Bindung konkurrieren, eine funktionelle Analyse heteromerer TNFLs in vivo ermöglichen. iv) Untersuchung der Funktion von LTa2ß-Heteromeren und den neu identifizierten LIGHT-LTa-, LIGHT-TL1A-, LIGHT-LTß- und LTß-TL1A-Heterotrimeren in primären Immunzellen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen