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Non-canonical STAT1 activation in natural killer cells
Natalie Schindler
Art der Arbeit
Masterarbeit
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Chemie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Masterstudium Biologische Chemie
Betreuer*in
Thomas Decker
DOI
10.25365/thesis.79517
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-10764.88171.969859-0
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Natürliche Killerzellen (NK-Zellen) sind Lymphozyten des angeborenen Immunsystems, die mutierte, gestresste oder infizierte Zellen ohne vorherige Sensibilisierung erkennen und eliminieren. Ihre rapide und effiziente Zytotoxizität gegenüber Tumorzellen bei gleichzeitiger Schonung gesunden Gewebes unterstreicht ihr therapeutisches Potenzial in der Krebsimmuntherapie. Daher ist die Verbesserung ihrer Funktionalität ein zentraler Schwerpunkt der aktuellen Forschung. Der Signaltransduktor und Transkriptionsaktivator 1 (STAT1) ist Teil des Januskinase (JAK)/STAT Signalwegs und fungiert als entscheidender Transkriptionsfaktor, der an verschiedenen zellulären Prozessen beteiligt ist, insbesondere an der NK-Zell-vermittelten Zytotoxizität und Tumorüberwachung. Unsere Arbeitsgruppe konnte zuvor zeigen, dass die Phosphorylierung von STAT1 an Serin 727 (S727) die Zytotoxizität von NK-Zellen hemmt. Weitere vorläufige Daten zeigten eine Ko-Lokalisierung von STAT1 mit den Serin-Threonin Kinasen STK38 und STK38-like (STK38L) an der immunologischen Synapse bei Kontakt von Maus NK- und Tumorzellen, was STK38(L) zu potenziellen Vermittlern der STAT1-S727 Phosphorylierung macht. Ziel dieser Masterarbeit war es, die nicht-kanonische STAT1-S727 Phosphorylierung in NK Zellen nach Tumorzellkontakt zu untersuchen. Dazu wurden Ko-Kultur-Assays mit NK- und Tumorzellen etabliert, und anschließend die S727 Phosphorylierung mittels Western Blot analysiert. Zudem wurden in vitro Kinaseaktivitätsassays mit rekombinanten Proteinen sowie zelluläre Assays in HEK293T Zellen durchgeführt, um zu prüfen, ob STK38(L) in der Lage sind, diese Phosphorylierung direkt zu vermitteln. Schließlich wurden konfokale Mikroskopie, Proximity Ligation Assays und Immunfluoreszenzfärbungen verwendet, um die räumliche Nähe von STAT1 und STK38(L) an der immunologischen Synapse zu untersuchen. Diese Arbeit zeigt eine ausgeprägte STAT1-S727 Phosphorylierung in primären humanen NK Zellen, NK-92 Zellen, primären Maus NK-Zellen und murinen CD8+ T-Zellen nach Ko-Kultur mit Tumorzellen. Da unter diesen Bedingungen die Phosphorylierung von STAT1 an Tyrosin 701 (Y701) nicht nachweisbar war, deutet dies auf einen JAK/STAT-unabhängigen Signalweg hin. Der Verlust von STK38 in NK-92 Zellen verringerte sowohl STAT1-pS727 sowie die gesamten STAT1Protein- und mRNA-Mengen, was auf mögliche Wechselwirkungen zwischen den Signalwegen hindeutet. Kinaseaktivitätsassays zeigten zudem die Fähigkeit von STK38(L), STAT1 an S727 zu phosphorylieren. Insgesamt deuten diese Ergebnisse darauf hin, dass STK38(L) eine Rolle im nicht-kanonischen STAT1 Signalweg spielt, möglicherweise als Teil eines negativen Rückkopplungsmechanismus, der die Zytotoxizität von NK-Zellen verringert. Auch wenn die Lokalisierung und räumliche Nähe von STAT1 und STK38 aufgrund unspezifischer Antikörper noch nicht abschließend geklärt ist, identifiziert diese Studie STAT1-pS727 und STK38(L) als vielversprechende Zielstrukturen zur Steigerung der NK-Zell Zytotoxizität und für potenzielle zukünftige Immuntherapien.
Abstract
(Englisch)
Natural killer (NK) cells are innate lymphoid cells which play a vital part in immunosurveillance by detecting and eliminating transformed, stressed, or infected cells without prior sensitization. The rapid and potent cytotoxic activity of NK cells against tumor cells, while sparing healthy tissue, underlines their therapeutic potential in cancer immunotherapies. Hence, improving NK cell functionality is a key focus in current research. Signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) is a component of the Janus kinase (JAK)/STAT signaling pathway and serves as an essential transcription factor involved in various cellular processes, especially NK cell-mediated cytotoxicity and tumor surveillance. Our lab previously demonstrated that serine 727 (S727) phosphorylation of STAT1 restrains NK cell cytotoxicity. Additional preliminary data revealed colocalization of STAT1 with the serine-threonine kinases (STK) 38 and STK38-like (STK38L) at the immunological synapse upon mouse NK-tumor cell contact, suggesting STK38(L) as potential mediators of the STAT1-S727 phosphorylation. The aim of this study was to investigate this non-canonical STAT1-S727 phosphorylation in NK cells upon tumor cell contact by performing co-culture assays with NK and tumor cells and analyzing STAT1-pS727 levels via Western blotting. Further, in vitro kinase activity assays using recombinant proteins, along with cellular assays in HEK293T cells, were used to assess whether STK38(L) are capable of directly mediating this phosphorylation. Finally, confocal microscopy, proximity ligation assays, and immunofluorescence stainings were employed to elucidate the spatial proximity of STAT1 and STK38(L) at the immunological synapse. This study revealed robust STAT1-S727 phosphorylation in primary human NK cells, NK-92 cells, primary mouse NK cells, and murine CD8+ T cells upon co-culture with tumor cells. Notably, phosphorylation at STAT1 tyrosine 701 (Y701) was absent under these conditions, indicating JAK/STAT-independent signaling. The ablation of STK38 in NK-92 cells led to reduced STAT1 pS727 levels, along with reduced total STAT1 protein and mRNA levels, suggesting cross-reactions between both signaling pathways. Additionally, the kinase activity assays confirmed the ability of STK38(L) to phosphorylate STAT1 at S727. Collectively, these findings strongly suggest a role for STK38(L) in non-canonical STAT1 signaling, potentially as part of a negative feedback loop, resulting in the reduction of NK cell cytotoxicity. While the localization and spatial proximity of STAT1 and STK38 remain to be conclusively determined due to non-specific antibodies, this study identifies STAT1-pS727, together with STK38(L), as promising targets to enhance NK cell cytotoxicity and potential future immunotherapies.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Immunologie Natürliche Killerzellen Signaltransduktor und Transkriptionsaktivator 1 (STAT1) Serin-Threonin Kinase 38 (-like) (STK38(L))
Schlagwörter
(Englisch)
Immunology Natural killer cells Signal-transducer and activator-of-transcription 1 (STAT1) Serine-threonine kinase 38 (like) (STK38(L))
Autor*innen
Natalie Schindler 
Haupttitel (Englisch)
Non-canonical STAT1 activation in natural killer cells
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
77 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*in
Thomas Decker
Klassifikation
42 Biologie > 42.15 Zellbiologie
AC Nummer
AC17687643
Utheses ID
77516
Studienkennzahl
UA | 066 | 863 | |