Posttranskriptionelle Regulation des Chemokins CCL5 (RANTES) durch den TAB1-p38 Signalweg

Abstract

Entzündung dient der Erhaltung und Wiederherstellung der körperlichen Integrität und ist eine wichtige Reaktion des Immunsystems. Entzündung eliminiert Noxen und führt zu einer Genesung des geschädigten Gewebes. Die Entzündungszeichen calor, rubor, tumor, dolor und functio laesa werden durch Zytokine wie IL-1, TNF oder IL-6 ausgelöst, welche ihre Wirkung über Effektorchemokine wie CCL5 vermitteln. Hierbei wird die Bildung und Freisetzung der Zytokine und Chemokine fein reguliert und kontrolliert, um eine angemessene Entzündungsantwort zu erreichen. Die Expression von CCL5 wird vor allem durch den MAPK-Signalweg reguliert. Dieser kann durch das endogene Zytokin IL-1 aktiviert werden. Innerhalb des von IL-1 ausgelösten Signalweges kommt es ausgehend von der MAPKKK TAK1 bis zur MAPK p38 zu einer Kaskade von Proteinphosphorylierungen. Die MAPK p38 reguliert viele weitere Proteine, die die Transkription, mRNA Stabilität oder die Translation beeinflussen.Eine weitere bekannte Möglichkeit der Aktivierung von p38, unabhängig von der Aktivierung durch den MAPK-Signalweg, ist die durch das Protein TAB1 induzierte Autophosphorylierung der p38 MAPK. Die Funktion der TAB1 induzierten Autophosphorylierung der p38 MAPK in der IL-1 Signalkaskade ist bisher unbekannt. Eine wichtige Funktion sowohl für die Autophosphorylierung von p38, als auch für die subzelluläre Lokalisation von p38 und TAB1 haben die neu identifizierten Phosphorylierungsstellen der Aminosäuren S452-457 von TAB1 [53]. Die Deletion der Serine 452-457 von TAB1 führt zu einer zytosolischen Lokalisation von TAB1 [53]. TAB1 ist, in Abhängigkeit von dem Serincluster 452-457, essentiell für die IL-1 induzierte CCL5 Sekretion [53].Bisher war unbekannt, ob der CCL5 Promotor einer Regulation durch p38 oder TAB1 unterliegt. In eigenen Versuchen mit einem CCL5-Promotor-Luziferase Konstrukt zeigten p38 oder TAB1 keinen transkriptionellen Effekt auf den CCL5-Promotor. Ebenfalls war bisher unbekannt, ob die CCL5 mRNA in ihrer 3 UTR regulatorische Elemente enthält, welche durch p38 und/oder TAB1 reguliert werden. Durch Verwendung eines CCL5-3 UTR-Luziferasekonstruktes zeigt diese Arbeit, dass die CCL5 3 UTR nach Deletion der Aminosäuren 452-457 in TAB1 stabilisiert wird. Des Weiteren führt die TAB1 induzierte Autophosphorylierung von p38 an den Aminosäuren T180 und Y182 zu einer Stabilisierung der CCL5 3´UTR. Diese Stabilisierung der CCL5 3´UTR ist vollständig abhängig von der essentiellen Phosphorylierungsstelle p38T180 und anteilig abhängig von p38Y182. Die TAB1 induzierte Autophosphorylierung von p38 an den Aminosäuren T180 und Y182, die zu einer Stabilisierung der CCL5 3´UTR führt, ist wiederum abhängig von TAB1 und seinen Phosphorylierungsstellen 452-457.Diese Ergebnisse deuten stark darauf hin, dass die gegenseitige Beeinflussung und Phosphorylierung der p38 MAPK und TAB1 zu einer Stabilisierung von mRNA, wie der von CCL5 führt. Damit ist die von dem Serincluster von TAB1 abhängige TAB1 induzierte Autophosphorylierung der p38 MAPK wichtig für die posttranskriptionelle Regulation inflammationsassoziierter Gene. Inflammation conserves and recovers the physical integrity and is an important reaction of the immune system. Inflammation eliminates noxious effects and convalesces injured tissue. The inflammatory hallmarks calor, rubor, tumor, dolor and functio laesa are triggered by cytokines like IL-1, TNF or IL-6, which mediates amongst others their effect by chemokines like CCL5. The production and release of cytokines and chemokines is tightly regulated and controlled to generate a well-balanced inflammatory response.The expression of CCL5 especially is primarily regulated by the MAPK signaling pathway which can be activated by the endogenous cytokine IL-1. Within the MAPK pathway, there is a cascade of protein phosphorylations delivered from the MAPKKK TAK1 downstream to the MAPK p38. The MAPK p38 regulates a lot of proteins which influence transcription, mRNA stability or protein translation.It is known, that p38 MAPK can also be activated independent of the MAPK cascade by a TAB1-induced autophosphorylation of p38 MAPK. So far, the functional relevance of the TAB1-induced p38 autophosphorylation in the IL-1 signaling pathway is unknown. The newly identified phosphorylation sites of TAB1, namely amino acids S452-457, play an important role in autophosphorylation of p38 MAPK and subcellular localization of p38 MAPK and TAB1 [53]. Deletion of serines 452-457 of TAB1 causes cytosolic localization of TAB1 [53]. Moreover, TAB1, dependent on the serine cluster 452-457, is essential for the IL-1 induced CCL5 secretion [53].Until now, it was unknown whether the CCL5 promotor is regulated by p38 MAPK or TAB1. In own experiments using a CCL5 promoter luciferase construct, we revealed that p38 MAPK or TAB1 had no transcriptional effect on the CCL5 promoter. It was also unknown whether there are regulatory elements in the 3´UTR of the CCL5 mRNA, which are regulated by p38 MAPK and/or TAB1. Using a CCL5-3´UTR-luciferase construct, we showed that after deletion of the amino acids 452-457 of TAB1, the CCL5 3´UTR is stabilized. Furthermore, TAB1 induced autophosphorylation of p38 MAPK at amino acids T180 and Y182 stabilizes the CCL5 3 UTR. This CCL5 3´UTR stabilisation is completely dependent on the essential phosphorylation site T180 of p38 MAPK and partially dependent from Y182 of p38 MAPK. It was also exhibited that TAB1-induced p38 autophosphorylation at amino acids T180 and Y182, which stabilises CCL5 3 UTR, is dependent on the phosphorylation sites 452-457 in TAB1.These results strongly point to a mutual influence on phosphorylation between p38 MAPK and TAB1, which stabilizes mRNAs like the CCL5 mRNA. Therefore, we conclude that TAB1-induced autophosphorylation of p38 MAPK, dependent on the serine cluster of TAB1, is important for post-transcriptional regulation of inflammatory associated genes.