Tissue inflammation is usually characterized by the cytokine-mediated replacement of constitutive proteasomes by immunoproteasomes that finally leads to the optimised generation of immunogenic epitopes for antigen presentation. The brain, however, is considered as an immuneprivileged organ, where both the special anatomy as well as active tolerance mechanisms repress the development of inflammatory responses and help to prevent immunopathological damage.
In this work we analysed the immunoproteasome expression in the brain and could show that intracranial LCMV-infection leads to the transcriptional induction of inducible subunits but results in the accumulation of immunoproteasomal precursors in the brain of BALB/c mice.
By immunohistology, we could identify microglia cells as the main producers of immunoproteasome, whereas in astrocytes immunoproteasome expression was almost exclusively restricted to the nuclei. Neurons and oligodendrocytes did not show any expression of immunoproteasome following intracranial LCMV-infection.
In vitro studies of IFN-g - stimulated astrocytes further support the hypothesis that the observed accumulation of immunoproteasomal precursor complexes takes place in this cell population.
We postulate that the distinct expression of immunoproteasome in the brain by certain cell-types and in certain compartments influences the fate of the ongoing immune response and shapes it in terms of Ag processing, Th cell differentiation and glia activation to an inflammatory shut-down and tissue repair or to detrimental, chronic inflammation and neuronal cell loss.
A regulated deposition of inactive immunoproteasomal intermediates in the cell nucleus of distinct cell-types, moreover, would reflect a post-translationally regulated mechanism to prevent inappropriate immunoproteasome activity and prevent immunoreactivity in the context of immune tolerance and immune suppression.
We also analysed the impact of a polymorphic variance at postion aa49 within the pro-sequence of human LMP7 on immunoproteasome formation. Concerning the polymorphic variance at position 49 within the pro-sequence of LMP7 we did not see any effect on the proteasome composition neither in tumor biopsies of patients with a defined LMP7 genotype nor in an in vitro transfection model.
In accordance with others, we therefore postulate that the observed disposition of the respective polymorphism for the outcome of certain pathologies is not associated with a modified proteasome composition and is excluding an effect of this polymorphism on immunoproteasome assembly.

Eine Gewebsentzündung is gewöhnlich durch einen Zytokin-vermittelten Austausch des konstitutiven Proteasoms durch Immunproteasom gekennzeichnet. Als Folge dieses Austausches kommt es zu einer verbesserten Prozessierung immunogener Epitope für die Antigen Präsentation. Das Gehirn stellt jedoch ein sogenanntes immunprivilegiertes Organ dar, in dem die besondere Anatomie als auch aktive Toleranz Mechanismen der Entstehung einer inflammatorischen Immunantwort entgegenwirken und präventiv dabei helfen, immunpathologische Schäden zu verhindern.
In dieser Arbeit konnte gezeigt gezeigt werden, dass die intracraniale Infektion des Maus-Gehirns mit dem LCM Virus zur transkriptionellen Induktion der induzierbaren Untereinheiten des Immunproteasoms führt. Im Gegensatz zu anderen peripheren Organen führt diese Induktion im Gehirn jedoch nur zur einer spärlichen Expression von reifem Immunproteasom und resultiert vielmehr in einer Akkumulation von unreifen, immunproteasomalen Vorläuferkomplexen.
Mittels immunhistologischer Methoden konnten Microglia Zellen als die Hauptproduzenten von Immunproteasom identifiziert werden, wohingegen in Astrocyten diese Expression nur im Zellkern beobachtet werden konnte.
Neuronen und Oligodendrocyten zeigten hingegen keinerlei immunproteasomale Expression.
Anhand von in vitro-Studien konnte die Akkumulation der immunproteasomalen Vorläuferkomplexe in Interferon-g stimulierten Astrocyten nachgewiesen werden und deutet damit stark darauf hin, dass die beobachtete Akkumulation auch in vivo in dieser Zell-Population lokalisiert ist.
Wir postulieren, dass im Gehirn die unterschiedliche Expression von Immunproteasom sowohl in unterschiedlichen Zell-Typen als auch in unterschiedlichen Zell-Kompartimenten einen Einfluss auf eine laufende Immunantwort ausübt und diese hinsichtlich der Antigen Prozessierung, T-Helferzell-Differenzierung und Gliazell-Aktivierung beinflusst. Dies führt letztendlich dazu, dass die Entzündung abklingt und die Heilung einsetzt, oder führt zu einer chronischen Entzündung und fatalem, neuronalen Zellverlust.
Die regulierte Deponierung inaktiver, immunproteasomaler Zwischenprodukte im Zellkern bestimmter Zellen könnte des Weiteren einen post-translationalen Regulationsmechanismus darstellen, um immunproteasomale Aktivität dort zu verhindern, wo sie unvorteilhaft oder gar schädlich ist und somit entscheidend dazu beitragen, die Immunreaktivität im Hinblick auf Immuntoleranz und Immunsuppression zu regulieren.
In einem Nebenprojekt wurde auch der Einfluss einer polymorphen Varianz an Position 49 innerhalb der Aminosäuresequenz des humanen LMP7 Gens auf den immunproteasomalen Zusammenbau untersucht.
Dieser Polymorphismus, der sich durch einen Austausch der Aminosäure Lysin gegen Glutamin auszeichnet und innerhalb der Pro-sequenz des LMP7 Gens liegt, wurde in unabhängigen Studien mit einem erhöhten Krebsrisiko in Verbindung gebracht. Wir untersuchten den Aufbau des Proteasoms in Tumor-Biopsien von Patienten mit bekanntem LMP7 Genotyp und konnten keinen Einfluss dieses Polymorphismus auf die Bildung von Immunproteasom feststellen. Die Untersuchung dieses Polymorphismus in einem in vitro Transfektionsmodell lieferte den gleichen Befund. In Übereinstimmung mit unabhängigen Studien postulieren wir daher, dass die beobachtete, erhöhte Disposition des LMP7K49 Allels für ein Kalonkarzinom in keinem Zusammenhang mit einer veränderten Proteasomkomposition steht, und dieser Polymorphismus somit keine Auswirkung auf den immunproteasomalen Zusammenbau hat.