Authors:	Reichhold, Christian
Title:	The role of SENP1 in B cell development and differentiation
Online publication date:	19-Mar-2014
Year of first publication:	2014
Language:	english
Abstract:	SUMOylation is a highly dynamic and reversible posttranslational protein modification closely related to ubiquitination. SUMOylation regulates a vast array of different cellular functions, such as cell cycle, nuclear transport, DNA damage response, proliferation and transcriptional activation. Several groups have shown in in vitro studies how important SUMOylation is for early B cell development and survival as well as for later plasma cell differentiation. This thesis focuses on the deSUMOylation protease SENP1 and its in vivo effects on B cell development and differentiation. For this a conditional SENP1 knockout mouse model was crossed to the CD19-Cre mouse strain to generate a B cell specific SENP1 knockout mouse.rnIn our conditional SENP1ff CD19-Cre mouse model we observed normal numbers of all B cell subsets in the bone marrow. However in the spleen we observed an impairment of B cell survival, based on a 50% reduction of the follicular B cell compartment, whereas the marginal zone B cell compartment was unchanged. T cell numbers were comparable to control mice. rnFurther, impairments of B cell survival in SENP1ff CD19-Cre mice were analysed after in vivo blocking of IL7R signalling. The αIL7R treatment in mature mice blocked new B cell formation in the bone marrow and increased apoptosis rates could be observed in splenic SENP1 KO B cells. Additionally, a higher turnover rate of B cells was measured by in vivo BrdU incorporation.rnSince it is known that the majority of transcription factors that are important for the maintenance of the germinal centre reaction or for induction of plasma cell development are SUMOylated, the question arose, how defective deSUMOylation will manifest itself in these processes. The majority of in vitro cultured splenic B cells, stimulated to undergo class switch recombination and plasma cell differentiation underwent activation induced cell death. However, the surviving cells increasingly differentiated into IgM expressing plasma cells. Class switch recombination to IgG1 was reduced. These observations stood in line with observation made in in vivo sheep red blood cell immunization experiments, which showed increased amounts of germinal centres and germinal centre B cells, as well as increased amounts of plasma cells differentiation in combination with decreased class switch to IgG1.rnThese results lead to the conclusion that SENP1 KO B cells increasingly undergo apoptosis, however, B cells that survive SENP1 deficiency are more prone to undergo plasma cell differentiation. Further, the precursors of these plasma cells either are not as capable of undergoing class switch recombination or they do switch to IgG1 and succumb to activation induced cell death. One possible explanation for both scenarios could be a defective DNA damage response mechanisms during class switch recombination, caused by impaired deSUMOylation. rn SUMOylierung ist eine dynamische und reversible posttranslationale Protein Modifizierung, ähnlich der Ubiquitinierung. SUMOylierung reguliert ein breites Spektrum an zellulären Prozessen, wie z. B. den Zellzyklus, nukleären Transport, DNA Reparatur Mechanismen, Proliferation und Transkription. Mehrere Publikationen zeigen in vitro, wie wichtig SUMOylierung für frühe B Zell Entwicklung und Überleben ist, sowie später zur Plasma Zell Differenzierung. Diese Dissertation ist fokussiert auf die deSUMOylierungs Protease SENP1 und ihre Auswirkungen auf B Zell Entwicklung und Differenzierung. Dazu wurden konditionelle SENP1 knockout Mäuse mit CD19-Cre Mäusen verkreuzt um einen B Zell spezifischen SENP1 knockout zu erhalten.rnIn diesem konditionellen SENP1ff CD19-Cre Mausmodell konnten im Knochenmark keine abnormalen B Zell Populationen festgestellt werden. In der Milz wurde jedoch eine 50%ige Einschränkung der Überlebenskapazität der B Zellen gemessen, die alleine auf das Follikuläre B Zell Kompartiment zurückzuführen ist. Marginal Zone B Zellen verhielten sich wildtypisch. Auch T Zell Populationen waren unverändert im vergleich zu Kontrollgruppen.rnWeitere Einschränkungen in der Überlebenskapazität von SENP1ff CD19-Cre B Zellen wurden untersucht durch in vivo IL7R Blockade mit αIL7R Antikörpern. Dies führt zu einem Block in der frühen B Zell Entwicklung im Knochenmark, wobei eine Verminderung der verbleibenden reifen B Zellen in der Milz zu beobachten war, zurückzuführen auf eine erhöhte Apoptose Rate. Des Weiteren wurde ein erhöhter B Zell Umsatz in der Milz mithilfe von BrdU in vivo Inkorporation gemessen.Es ist bekannt, dass eine Vielzahl der Transkriptionsfaktoren die die Germinal Center Reaction und die Induktion von Plasma Zell Produktion regulieren, SUMOyliert werden. Daher wurde untersucht, wie defektive deSUMOylierung diese Prozesse beeinträchtigt. Die Mehrzahl der aus der Milz gewonnenen, in vitro kultivierten B Zellen, die zur Class Switch Rekombination und Plasma Zell Differenzierung angeregt wurden, starben durch activation induced cell death (AICD). Wobei die überlebenden B Zellen überwiegend zu IgM positiven Plasma Zellen differenzierten und class switch zu IgG1 reduziert war. Diese Beobachtung wurde bestätigt durch in vivo Immunisierung mit Schaf Erythrozyten (SRBC), die zu einer erhöhten Germinal Centre B Zell Bildung und Plasma Zell Differenzierung führte, aber auch einen verminderten class switch zu IgG1 zeigte.rnDiese Ergebnisse lassen schlussfolgern, dass SENP1 knockout B Zellen eine erhöhte Apoptose Rate aufweisen, aber auch, dass B Zellen, die eine SENP1 Defizienz überleben vermehrt zu IgM positiven Plasma Zellen differenzieren. Des Weiteren wurde gezeigt, dass Plasma Zell Vorgänger Zellen entweder vermindert zu IgG1 switchen, oder nach einem erfolgreichen class switch zu IgG1 durch AICD sterben. Eine Erklärung für beide Szenarien könnte durch ein defektives DNA Reparatur System in SENP1 defizienten Zellen geliefert werden, welches essenziell ist für einen erfolgreichen Isotypen switch.
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-3716
URN:	urn:nbn:de:hebis:77-36901
Version:	Original work
Publication type:	Dissertation
License:	In Copyright
Information on rights of use:	https://rightsstatements.org/vocab/InC/1.0/
Extent:	110 S.
Appears in collections:	JGU-Publikationen