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The function of TSC2 in macrophages in regard to tissue homeostasis and metabolism
Monika Linke
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Betreuer*in
Pavel Kovarik
DOI
10.25365/thesis.32330
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-29085.65026.597053-3
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Makrophagen sind professionelle Phagozyten, deren immunologische Funktionen von diversen Signalwegen reguliert werden. Neben Wachstumsfaktoren und Nährstoffen aktivieren auch TLR-Liganden die PI3K-TSC1/2-mTORC1 Kaskade, wodurch die inhibitorische Wirkung von TSC1/2 aufgehoben und mTORC1 aktiviert wird. Während dieser Masterarbeit wurde ein Mausmodell mit einem Makrophagen- und Granolozyten-spezifischen TSC2 Knock-out (TSC2∆M) charakterisiert. TSC2∆M Makrophagen zeigten verstäkten mitochondrialen Metabolismus, aber ihre Lysosomen waren nur beschränkt funktionell. Anhaltende mTORC1 Aktivität verstärkte die endozytische Aufnahme und erhöhte den lysosomalen pH. Weiters konnten TSC2∆M Makrophagen das lysosomale Substrat LDL nicht abbauen. Es wurde erst kürzlich gezeigt, dass mTORC1 den Transkriptionsfaktor TFEB negativ reguliert, welcher die Transkription von lysosomalen und autophagischen Genen induziert. Lysosomen verdauen zelluläre Organellen und Makromoleküle, weshalb diese Organellen eine zentrale Rolle in der Funktion von phagozytierenden Zellen spielen. Zu unserer Überraschung war TFEB - trotz erhöhter mTORC1 Aktivität - in TSC2∆M Makrophagen nicht phosphoryliert, was auf eine zusätzliche TFEB-regulierende Kinase hinwies. ERK, welches schon als Regulator von TFEB beschrieben ist, wurde als möglicher Kandidat identifiziert. In manchen lysosomalen Speicherkrankheiten akkumulieren hypertrophische Makrophagen in diversen Organen. Dies war auch in TSC2∆M Mäusen zu beobachten, was besonders die Alveolarstruktur der Lunge beeinträchtigte. Ausserdem war die Erythrozyten-Phagozytose in der Milz von TSC2∆M Mäusen vermindert. Behandlung der Mäuse mit einem mTORC1-Inhibitor normalisierte den Phänotyp. Diese Ergebnisse zeigen, dass die Aktivität von mTORC1 in Makrophagen den mitochondrialen und lysososomalen Metabolismus und weiters dessen Verhalten/Funktion in vivo beeinflusst und repräsentieren einen neuen Aspekt des mTOR-Pathway in Makrophagen.
Abstract
(Englisch)
Macrophages are professional phagocytes whose various immunologic effector-functions are directed by multiple signaling cascades. Growth factors, nutrients and also TLR-ligands activate the PI3K-TSC1/2-mTORC1 pathway. Thus, the suppressive function of TSC1/2 is released, whereupon mTORC1 becomes activated. This thesis is focused on the characterization of a mouse model that harbors a conditional knock-out of TSC2 in macrophages and granulocytes (TSC2∆M). We found enhanced mitochondrial metabolism in TSC2∆M macrophages while their lysosomes were compromised. Constitutive mTORC1 signaling elevated endocytic uptake and lysosomal pH, and rendered TSC2∆M macrophages unable to degrade the lysosomal substrate LDL. It has been shown recently that active mTORC1 is spaciotemporally linked to the lysosome and that it negatively regulates TFEB, which drives the expression of autophagic and lysosomal genes. The lysosome degrades cellular organelles and molecules into their building blocks, and consequently plays a fundamental role in efficient phagocyte functions. Interestingly, TFEB was transcriptional active (non- phosphorylated) despite mTORC1 activity, suggesting the involvement of another TFEB-regulating kinase. ERK, which has previously been shown to target TFEB, was identified as a possible candidate. Accumulation of hypertrophic macrophages in various organs is a common feature of some lysosomal storage diseases. TSC2∆M mice displayed a comparable phenotype, and we also found signs of perturbed splenic erythro-phagocytosis. Treatment with an mTORC1-specific inhibitor rescued and/or prevented these manifestations. These findings highlight the role of mTORC1-signaling in macrophages on their behavior/functions in vivo and their lysosomal and mitochondrial capacity and represent a novel aspect of mTORC1-mediated macrophage modulation.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
macrophages mTOR lysosome
Schlagwörter
(Deutsch)
Makrophagen mTOR Lysosome
Autor*innen
Monika Linke
Haupttitel (Englisch)
The function of TSC2 in macrophages in regard to tissue homeostasis and metabolism
Paralleltitel (Deutsch)
Die Funktion von TSC2 in Makrophagen im Bezug auf Gewebshomeostase und Metabolismus
Publikationsjahr
2014
Umfangsangabe
63 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Weichhart
AC Nummer
AC12045696
Utheses ID
28724
Studienkennzahl
UA | 066 | 830 | |