Molekulare und zelluläre Pathophysiologie von NF-κB-Signaldefekten aufgrund von krankheitsverursachenden NFKB2-Sequenzvarianten beim Menschen

• Antragsteller: Professor Dr. Bodo Grimbacher
• Fachliche Zuordnung: Klinische Immunologie und Allergologie
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 555820492

NFKB1- und NFKB2-Mutationen stellen die größte Untergruppe der monogenen Antikörpermängel dar. Heterozygote NFKB2-Keimbahnmutationen wurden erstmals beim DAVID-Syndrom beschrieben, eine Erkrankung mit früh einsetzender variabler Immundefizienz und autoimmuner ACTH-Insuffizienz. Dabei verursachen B- und T-Zell-Defekte schwere klinische Probleme wie Hypogammaglobulinämie, chronische virale oder opportunistische Infektionen und Autoimmunität. NFKB2 kodiert für p100, eines der zentralen Module des nicht-kanonischen NF-κB-Signalwegs, der während der Reifung von Immunzellen zahlreiche Signale integriert. p100 dimerisiert mit REL-Proteinen und hemmt den kanonischen NF-κB-Signalweg. Bei Aktivierung erfolgt die Umwandlung des inhibitorischen zytoplasmatischen Vorläufers p100 in die DNA-bindende Untereinheit p52 und deren Verlagerung in den Zellkern. Die meisten bekannten pathogenen NFKB2-Mutationen deaktivieren die C-terminale Phosphorylierung und/oder Ubiquitinierung von p100. Die Pathogenität resultiert aus der übermäßigen Inhibition sowohl des kanonischen als auch des nicht-kanonischen Wegs - vermittelt durch unprozessiertes p100 - und aus Insuffizienz von p52. Im Gegensatz dazu überspringen zentral trunkierende NFKB2-Mutationen das p100-Stadium und führen zur direkten Expression von p52-ähnlichen Proteinen, während ‚echte‘ Haploinsuffizienz mildere Phänotypen verursacht. Kürzlich konnten wir weitere Proteinschäden durch Missense-Mutationen nachweisen, wie verstärkter Proteinabbau, Verlust der DNA-Bindung oder der Dimerisierung - mit auffälliger Genotyp-Phänotyp-Korrelation. In diesem Projekt möchten wir die molekularen und zellulären Defekte aufklären, die von verschiedenen NFKB2-Mutationens-Typen ausgehen. In Zellkultur-Überexpressionssystemen werden wir zunächst die Proteindefekte an sich spezifizieren, indem wir Protein-Interaktionen und die Kreuzinhibition der beiden Signalwege analysieren. Resultierende NF-κB-Signalfehler werden dann in B-, T- und monozytären Zelllinienmodellen mit endogener NFKB2-Expression untersucht, nachdem mittels CRISP/Cas9-Technik NFKB2-Mutationen eingeführt wurden. Um die Pathomechanismen zu verstehen, die aus dysregulierten Genexpressionsmustern resultieren, werden wir Transkriptionssignaturen bestimmen, die für jeden NFKB2-Mutations-Typ und für jeden Krankheits-Schweregrad spezifisch sind. B-Zell-Subpopulationen werden mittels SUMseq analysiert, was die simultane Anfertigung von Chromatinzugangs- und Genexpressionsprofilen ermöglicht. Der Datenabgleich erlaubt die Erstellung von Transkriptionsfaktor-Enhancer-Gen-Netzwerken die für jeden Proteindefekt-Cluster kennzeichnend sind. Wir erwarten, dass unsere Ergebnisse die Diagnose und eine präzise Prognose bei betroffenen Patienten beschleunigen. Zudem wird das Verständnis der unterschiedlichen Funktionen der einzelnen NF-κB-Untereinheiten zur Entwicklung gezielter und spezifischer Therapien für Patienten mit Immundefekten -und auch mit Autoimmunität - beitragen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen