Teilprojekt A24N: Funktion von Immunoproteasom-Komplexen in hämatopoetischen und neuralen Zellen

Immunoproteasom-Komplexe (IP) halten die zelluläre Proteinhomöostase aufrecht und sind damit an wichtigen zellulären Funktionen wie der Antigenpräsentation und der Regulation von Entzündungsprozessen beteiligt. Immunproteasomen werden nach Stimulation mit z.B. Interferonen oder Lipopolysaccharid gebildet und enthalten die Immununtereinheiten β1i (LMP2), β2i (MECL-1) and β5i (LMP7). IP werden in Immunzellen aber auch in anderen Geweben wie z. B. dem Gehirn exprimiert. Allerdings ist bislang weitgehend ungeklärt, in welchen Zelltypen des Gehirns (Neurone, Astrocyten, Oligodendrocyten oder Mikroglia) sich Immunoproteasomkomplexe bilden können, und welche Funktion ihnen dabei zukommt. In diesem Antrag wollen wir die Rolle von IPs in Immunzellen, Neuronen, Astrocyten und Mikroglia mittels Maus-Modellen für Schlaganfall und zerebraler Infektionen klären. Im Fokus stehen die Konsequenzen einer IP-Defizienz für die T-Zell-Aktivierung und Signaltransmission sowie die Analyse einwandernder Immunzellen ins Gehirn nach Schlaganfall und zerebraler Infektion. Des Weiteren wollen wir die genaue Komposition von Proteasomkomplexen, ihre zelluläre Verteilung und Zielproteine in Neuronen, Astrocyten und Mikroglia untersuchen. Zusammenfassend sollen damit die Grundlagen für das Verständnis der Immunoproteasomfunktion und der Rolle einwandernder Immunzellen im Säugerhirn unter pathophysiologischen Bedingungen geschaffen werden.

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Immune and non-immune functions of Immunosubunit-containing proteasomes. The proteasomal degradation of (oxidant-)damaged and/or misfolded proteins (defective ribosomal products; DriPs), cytosolic antigens and cellular regulators is an ongoing process. Because standard proteasomes are less efficient in protein degradation than immunoproteasomes, accumulation of aggregates (ALIS) can occur. Presence of immunoproteasomes is accompanied by accelerated degradation of poly-ubiquitinated proteins. This increased protein turnover includes proteins like IκBα, p53 and p21, thereby influencing cell cycle regulation and cytokine release in addition to MHC class I epitope generation (cartoon modified from Ebstein et al., 2012). Upper left, immunohistochemical staining of a microglial cell from a wildtype mouse shows high levels of LMP7 immunoreactivity after induction of cerebral ischemia (antibodies used: anti-β5i/LMP7, anti-Iba1 for activated microglia, DAPI stained nuclei).