Authors:	Riegel, Kristina
Title:	Role of RAF kinases in Dendritic Cells
Online publication date:	4-Nov-2019
Year of first publication:	2019
Language:	english
Abstract:	Mitogen-activated protein kinases (MAPKs) are a family of serine/threonine protein kinases that regulate fundamental cellular processes like cell division, migration, differentiation and cell survival. There are 14 mammalian MAPKs described which define 7 distinct MAPK pathways. The classical MAPK signaling pathway consisting of RAF-MEK1/2-ERK1/2 gained enormous interest as the pathway is deregulated in many human cancers. Since RAS, which activates the RAF-MEK1/2-ERK1/2 cascade, as well as BRAF are among the most frequently activated oncogenes, lot of efforts were made to develop therapeutics to target the pathway. Drugs like vemurafenib or dabrafenib targeting the activated form of BRAF have shown enormous clinical success, but they unexpectedly induced MAPK activation in a BRAF-mutation free context by triggering RAF dimerization leading to paradoxical MAPK activation. Apart from targeted therapy, an efficient anti-cancer immune response is required for effective killing of cancer. But tumors can exploit several strategies, like secreting immune suppressive cytokines or inhibiting the presentation of tumor antigens to dampen immune responses. Thus, synergistic treatment regimes combining both targeted and immune therapy have been shown to benefit tumor patients. Since the role of the classical RAF-MAPK pathway in tumorigenesis has already been well described, we wanted to go further and investigate how MAPK signaling regulates innate and adaptive immune responses. Therefore, we initially evaluated the role of the classical RAF-MEK1/2-ERK1/2 pathway and especially of RAF kinases in dendritic cells (DCs). By employing a well-established in vitro culture, in which human monocytes are differentiated to moDCs, we investigated how RAF kinases contribute to the differentiation and maturation of moDCs. We observed that RAF kinases were stabilized at the protein level during moDC differentiation and detected RAF heterodimers between all three RAFs in moDCs. To validate the functional role of RAF kinases in moDCs we employed pan-RAF as well as MEK inhibitors to block MAPK signaling. Inhibition of RAF kinases but not MEK1/2 impaired the activation and migration of DCs. Furthermore, DCs treated with RAF inhibitors showed a reduced ability to activate allogeneic CD4+ T cells. Additionally, we showed that RAF and MEK1/2 inhibition directly inhibited proliferation of CD4+ T cells. Thus, our results point to a role of RAF kinases in moDCs in a MEK1/2-independent manner and that RAF kinases are required for DC activation and function. Die mitogenaktivierten Proteinkinasen (MAPK) sind eine Familie von Serin/Threonin-Kinasen, die fundamentale zelluläre Prozesse wie Zellteilung, Migration, Differenizierung und das Überleben der Zelle regulieren. In Säugetieren sind 14 MAPK beschrieben, die 7 verschiedene Signalwege definieren. Der klassische MAPK Signalweg, der aus der Kaskade RAF-MEK1/2-ERK1/2 besteht und durch Ras aktiviert wird, hat besonders großes Interesse erweckt, da der Signalweg in vielen menschlichen Krebszellen mutiert ist. Sowohl RAS als auch BRAF gehören zu den am häufigsten aktivierten Onkogenen. Aufgrund dessen sind erhebliche Anstrengungen unternommen wurden um Therapeutika zu entwickeln, die diesen Signalweg hemmen. Vemurafenib und Dabrafenib sind Inhibitoren der abnormen Form des BRAF Proteins und konnten enorme klinische Erfolge vorweisen. Überraschenderweise verursachten die Inhibitoren in Abwesenheit von BRAF Mutationen eine paradoxe Aktivierung des MAPK Signalweges, die auf eine induzierte RAF-Dimerisierung zurückzuführen ist. Abgesehen von einer zielgerichteten Therapie ist eine effiziente Immunantwort gegen die Krebszellen erforderlich um diese zu eliminieren. Jedoch wenden Tumorzellen verschiedene Strategien an, wie die Sekretion von immunsuppressiven Zytokinen oder die Herunterregulierung der Antigenpräsentation, um die körpereigene Immunabwehr zu schwächen. Im Einklang dazu hat es sich gezeigt, das die Kombination aus zielgerichteter Therapie und Immuntherapie förderlich für die Behandlung von Krebspatienten ist. Da die Rolle des RAF-MAPK Signalweges in der Tumorgenese gut beschrieben ist, wollten wir einen Schritt weitergehen und untersuchen wie der MAPK Signalweg die angeborene und erworbene Immunantwort beeinflusst. Zunächst haben wir die Rolle des klassischen RAF-MEK1/2-ERK1/2 Signalweges und besonders von RAF Kinasen in Dendritischen Zellen (DC) untersucht. Unter Verwendung einer gut etablierten in vitro Kultur, bei der humane Monozyten zu moDCs differenziert werden, haben wir untersucht wie RAF Kinasen an der Differenzierung und Reifung von moDCs beteiligt sind. Hierbei haben wir beobachtet, dass die RAF Kinasen während der moDC Differenzierung auf Proteinebene stabilisiert wurden. Des Weiteren haben alle drei RAF Proteine Heterodimere in moDCs ausgebildet. Die funktionelle Rolle der RAF Kinasen in moDCs wurde durch die Anwendung von pan-RAF sowie MEK Inhibitoren validiert. Die Inhibition von RAF Kinasen aber nicht von MEK1/2 hat die Aktivierung und Migration von moDCs beeinträchtigt. Des Weitern zeigten moDCs nach der Behandlung mit dem RAF Inhibitor eine reduzierte Fähigkeit allogene CD4+ T Zellen zu aktivieren. Außerdem haben wir nachgewiesen, dass die Inhibierung von RAF als auch MEK1/2 einen direkten hemmenden Einfluss auf die Proliferation von CD4+ T Zellen hat. Daher deuten unsere Ergebnisse darauf hin, dass RAF Kinasen eine MEK1/2-unabhängige Funktion in moDCs haben, die für die Aktivierung und Funktion von DCs benötigt wird.
DDC:	570 Biowissenschaften 570 Life sciences
Institution:	Johannes Gutenberg-Universität Mainz
Department:	FB 10 Biologie
Place:	Mainz
ROR:	https://ror.org/023b0x485
DOI:	http://doi.org/10.25358/openscience-2359
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-diss-1000031443
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	107 Blätter
Appears in collections:	JGU-Publikationen