Funktionelle Charakterisierung IRF4-gesteuerter Transkriptionsfaktorkomplexe in Th9-Zellen
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IRF4 ist ein Transkriptionsfaktor, der für die Differenzierung von Th9-Zellen essenziell ist und durch Bindung an den Il9-Promotor die Produktion des Th9-typischen Zytokins IL-9 aktiviert. Da IL-9 die Entstehung allergischer Erkrankungen begünstigen kann, entwickeln Irf4-defiziente Tiere im Vergleich zu Wildtyp-Tieren aufgrund einer geringeren IL-9-Expression deutlich schwächere Symptome bei allergischem Asthma.
Im Rahmen dieser Arbeit wurden Biotin-vermittelte Affinitätsreinigungen etabliert und angewandt, um IRF4 im Hinblick auf seine transkriptionelle Funktion zu untersuchen. Hierfür wurde eigens eine Mauslinie generiert, die ubiquitär die in vivo Biotinylierung von IRF4 ermöglicht. Der Vorteil dieser Methoden gegenüber herkömmlichen Immunpräzipitationen besteht darin, dass Streptavidin anstelle von spezifischen Antikörpern zur Isolation des biotinylierten IRF4 in Komplex mit interagierenden Proteinen oder gebundener DNA genutzt werden kann. Im Anschluss an eine Biotin-vermittelte IRF4-Interaktompräzipitation wurden die isolierten Proteine via Western Blot und Massenspektrometrie analysiert. Dabei konnten 137 IRF4-interagierende Proteine identifiziert werden, von denen ein Großteil an der transkriptionellen Regulation von Genen des Immunsystems beteiligt ist. Mithilfe einer Literatur-basierten Datenanalyse wurden IRF4-Interaktionspartner wie IKZF1/3, EZH2 und TYY2 identifiziert, die für weitere Untersuchungen zur Charakterisierung von IRF4-gesteuerten Transkriptionsfaktorkomplexen von hohem Interesse sind. Durch eine Biotin-vermittelte Chromatin-Immunpräzipitation („bioChIP“) mit anschließender Sequenzierung erfolgte eine genomweite Identifizierung von IRF4-Bindestellen in Th9-Zellen. Die Ergebnisse zeigten, dass IRF4 nicht nur am Il9-Promotor eine regulatorische Rolle spielt, sondern durch die Bindung an den Transkriptionsstartpunkt verschiedener Gene des adaptiven Immunsystems sehr wahrscheinlich auch Einfluss auf deren Expression nimmt. Auch hier rückte eine Literatur-basierte Datenanalyse mehrere Gene wie z.B. Prdm-1, Foxo1 und Gene des JAK-STAT-Signalwegs in den Fokus für weiterführende, experimentelle Untersuchungen zur IRF4-regulierten Transkription.
Es zeichnet sich ein komplexes, IRF4-gesteuertes transkriptionsregulatorisches Netzwerk ab, in dem IRF4 – in Abhängigkeit seiner Interaktionspartner sowie der jeweils spezifischen DNA-Bindestellen – sowohl als Aktivator als auch Repressor agieren kann. Außerdem scheinen mehrere sich selbst regulierende Reaktionen und verstärkende Rückkopplungsschleifen zu existieren. Abschließend bleibt zu sagen, dass IRF4 nicht nur für die Differenzierung und IL-9-Produktion von Th9-Zellen eine Rolle spielt, sondern an zahlreichen Reaktionen des Immunsystems beteiligt ist. Zukünftige Studien zur Modulation der IRF4-gesteuerten Transkription ermöglichen die Entwicklung neuer Strategien, die potenziell für immuntherapeutische Maßnahmen (z.B. bei Asthma) eingesetzt werden können.