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Studies on the role of the tyrosine kinase Itk in T cell development and function

Julia Anna Raberger

Art der Arbeit

Dissertation

Universität

Universität Wien

Fakultät

Fakultät für Lebenswissenschaften

Betreuer*in

Wilfried Ellmeier

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DOI

10.25365/thesis.3810

URN

urn:nbn:at:at-ubw:1-29492.64397.580253-3

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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)

Abstracts

Abstract

(Deutsch)

Aus bisher publizierten Studien war bekannt, dass der Guanosinnukleotid-Austauschfaktor Vav1 und die Tyrosin-Kinase Itk, ein Mitglied der Familie der Tec Kinasen, in ähnlichen T-Zell Aktivierungs-Signalwegen agieren. Beide Proteine interagieren mit Cbl-b, einer E3-Ubiquitin-Ligase. Während meiner Doktorarbeit untersuchte ich das genetische Zusammenspiel dieser drei Proteine mit Hilfe von Itk/Vav1 sowie Itk/Cbl-b Doppel-knockout Mäusen. Die Abwesenheit von Cbl-b in Itk–/– CD4+ T-Zellen führte wieder zu einer normalen T-Zell-Proliferation und IL-2 Produktion nach T-Zell-Rezeptor-Aktivierung, während die Produktion von IL-4 nur teilweise wieder erlangt werden konnte. Diese „Rettung“ des Itk-Defekts in Abwesenheit von Cbl-b ist sehr ähnlich der Beobachtung, dass der Defekt von Vav1-defizienten T-Zellen ebenfalls durch die Entfernung von Cbl-b aufgehoben werden konnte. Unsere Studien zeigen daher auf genetischer Ebene, dass Itk- und Vav1-abhängige Signalwege in T-Zellen mechanistisch ähnlich agieren bzw. durch Cbl-b ähnlich reguliert werden. Die Analyse von Vav1–/–Itk–/– Mäusen hat ergeben, dass die Entstehung von T-Zellen in Abwesenheit von Itk und Vav1 stark beeinträchtig war und nur sehr wenige CD4+ und CD8+ T-Zellen vorhanden waren. Wir konnten zeigen, dass diese starke Reduktion durch einen erhöhten Zelltod von Thymozyten und einer Blockade der positiven Selektion während der Thymozytenreifung hervorgerufen worden ist. Unsere Daten zeigen daher zum ersten Mal, dass die kombinierte Aktivität von Vav1 und Itk für die Entstehung von T-Zellen und die Generierung des peripheren T-Zell-Pools notwendig ist. Studien haben gezeigt, dass Itk für die Entstehung der sogenannten „konventionellen“ T-Zellen wichtig ist. In Abwesenheit dieser Tyrosin-Kinase ist deshalb eine spezielle Population von CD44hi Memory-Phänotyp (MP) T-Zellen relativ erhöht. Mittels einer Affymetrix gene chip Analyse konnten wir zeigen, dass der Transkriptionsfaktor PLZF in Itk knockout T-Zellen hochreguliert ist. Die erhöhte Expression dieses Faktors wurde auf die CD44hi CD4+ T-Zellen zurückgeführt. T-Zellspezifische transgene Überexpression von PLZF in Mäusen induzierte ein T-Zell-intrinsisches Programm, welches zur Entstehung dieser CD44hi T-Zellen führte. Die entstandenen MP CD4+ und CD8+ T-Zellen produzierten IFNγ nach Stimulierung mit PMA und Ionomycin, was eine charakteristische Eigenschaft von den sogenannten „innate-like“ T-Zellen ist. Die Veränderung der Verteilung von naiven versus MP T-Zellen in den PLZF transgenen Mäusen konnte schon während der T-Zell-Entwicklung beobachtet werden. Weiter zeigten die transgenen Mäuse, aufgrund eines Entwicklungsdefektes, eine stark verringerte Anzahl von CD1d-abhängigen NKT-Zellen in Thymus und Milz. Zudem konnten wir zeigen, dass die transge-nen CD4+ T-Zellen nach T-Zell-Rezeptor-Stimulierung reduzierte Mengen an IL-2 und IFNγ, jedoch erhöhte Mengen von IL-4 produzierten. Die Daten des zweiten Teils meiner Doktorarbeit weisen darauf hin, dass PLZF ein wichtiger Transkriptionsfaktor für die Reifung und Funktion von CD44hi MP T-Zellen mit „innate-like“ Eigenschaften ist.

Abstract

(Englisch)

Vav1 and the Tec family kinase Itk act in similar T cell activation pathways. Both molecules inte-ract with members of the Cbl family of E3 ubiquitin ligases, and signaling defects in Vav1–/– T cells are rescued upon deletion of Cbl-b. During my PhD study I investigated the relation between Itk and Cbl-b or Vav1 by generating Itk/Cbl-b and Itk/Vav1 double-deficient mice. Deletion of Cbl-b in Itk–/– CD4+ T cells restored proliferation and partially IL-2 production, and led also to a variable rescue of IL-4 production. Thus, Itk and Vav1 act mechanistically similar in peripheral T cells, since the defects in Itk–/– T cells, like in Vav1–/– T cells, are rescued if cells are released from the negative regulation mediated by Cbl-b. In addition, only few peripheral CD4+ and CD8+ T cells were present in Vav1–/–Itk–/–mice due to severely impaired thymocyte differentiation. Vav1–/–Itk–/– thymocyte numbers were strongly reduced compared to wildtype, Itk–/–or Vav1–/– mice, and DP thymocytes displayed increased cell death and impaired positive selection. Therefore, our data also reveal that the combined activity of Vav1 and Itk is required for proper T cell development and the generation of the peripheral T cell pool. Itk has also been shown to be essential for the development of conventional T cells. As a consequence, Itk–/– mice have a relative increase in Memory phenotype (MP) T cells with innate characteristics. We could show in an Affymetrix gene chip approach that the transcription factor PLZF is up-regulated in the Itk–/– T cell population. Immunoblot analysis revealed that PLZF was primarily expressed in the CD4+CD44hi population both in wildtype and Itk–/– T cells. This observation suggested a link between PLZF expression and MP CD4+ T cells. Transgenic expression of PLZF during T cell development and in CD4+ and CD8+ T cells induced a T cell intrinsic program leading to an increase in peripheral CD44hi MP CD4+ and CD8+ T cells and a corresponding decrease of naïve CD44lo T cells. The MP CD4+ and CD8+ T cells produced IFNγ upon PMA/ionomycin stimulation, thus showing innate-like function. Changes in the naïve versus memory-like subset distribution were already evident in SP thymocytes, indicating PLZF-induced T cell developmental alterations. In addition, CD1d-restricted NKT cells in PLZF transgenic mice showed impaired development and were severely reduced in the periphery. Finally, after anti-CD3/CD28 stimulation, CD4+ transgenic T cells showed reduced IL-2 and IFNγ production but increased IL-4 secretion due to enhanced IL-4 production of the CD44hiCD62L+ subset. Our data indicate that PLZF is a novel transcriptional regulator of the development of CD44hi MP T cells with a characteristic partial innate-like phenotype.

Autor*innen

Julia Anna Raberger

Haupttitel (Englisch)

Studies on the role of the tyrosine kinase Itk in T cell development and function

Paralleltitel (Deutsch)

Studien zur Rolle der Tyrosinkinase Itk in T-Zell-Entwicklung und Funktion

Publikationsjahr

2009

Umfangsangabe

IV, 97 S. : graph. Darst.

Sprache

Englisch

Beurteiler*innen

Ludger Klein ,

Gottfried Baier

Klassifikation

42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie

AC Nummer

AC05039910

Utheses ID

3351

Studienkennzahl

UA | 091 | 441 | |

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Schlagwörter