Structural and Functional Dissection of the Chemokine Receptor CCR7

Abstract

Die Rezirkulation und die gerichtete Einwanderung von Immunzellen in sekundärelymphatische Organe sind Grundvoraussetzungen für die Entwicklung einer effizientenadaptiven Immunantwort und die Aufrechterhaltung der Immunhomöostase. Dabei spielen der Chemokinrezeptor CCR7 und seine beiden Liganden, CCL19 und CCL21 eine zentraleRolle, indem sie die Wanderung von Immunzellen hin zu sekundären lymphatischen Organen massgeblich steuern. Die Stimulation von CCR7 aktiviert ein komplexes intrazelluläres Netzwerk von Signaltransduktionswegen, wodurch verschiedene zelluläre Antworten, insbesondere Zellmigration, ausgelöst werden. Im Rahmen dieser Doktorarbeit wurde die Struktur und die Funktion von CCR7 eingehend untersucht. Dabei lag ein spezielles Augenmerk auf der Rezeptor-vermittelten Signaltransduktion und der Ligandeninduzierten Rezeptor-Endozytose/ Recycling, auch als Rezeptor trafficking bekannt.Mittels proteinbiochemischer Analysen konnte gezeigt werden, dass CCR7 konstitutivubiquitinyliert vorliegt. Weitere Untersuchungen ergaben, dass diese Rezeptormodifikation den kontinuierlichen turn-over des Chemokinrezeptors steuert. Zudem wurde eine bislang unbekannte Funktion der Rezeptorubiquitinylierung entdeckt, welche die Re-Expression von CCR7 nach vorausgehender Liganden-vermittelten Internalisierung reguliert.Mit Hilfe von Rezeptormutanten wurden die Zusammenhänge zwischen Rezeptorstrukturund Funktion untersucht. Dabei konnten drei unterschiedliche intrazelluläre Motive definiert werden, die eine wichtige Rolle bei der Liganden-induzierten G-Protein Aktivierung spielen. Weitere Untersuchungen ergaben, dass Liganden-vermitteltes Rezeptor trafficking einen GProtein unabhängigen Prozess darstellt, der bemerkenswerterweise nicht vom C-Terminusdes Rezeptors abhängt.Um neue CCR7-induzierte Signaltransduktionswege zu identifizieren, wurde die LigandeninduzierteTyrosinphosphorylierung von CCR7 untersucht. Dabei konnte gezeigt werden,dass CCR7 nach der Bindung des Liganden stark an Tyrosinresten phosphoryliert wurde,was die Rekrutierung und Aktivierung der Tyrosinphosphatase SHP2 zur Folge hatte.Funktionelle Analysen liessen eine wichtige Rolle für SHP2 in der Regulation der CCR7-vermittelten Signalübertragung erkennen, welche einen Einfluss auf die Rezeptor-vermittelte Zell-Migration und Proliferation zeigten.Da Zellen in der Regel einer Vielzahl von unterschiedlichen externen Stimuli ausgesetzt sind,ist es nicht unüblich, dass mehrere Oberflächenrezeptoren parallel aktiviert werden. Dabei können Signaltransduktionswege unterschiedlicher Rezeptoren einander beeinflussen und somit die rezeptorspezifische zelluläre Antwort modifizieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde der Einfluss der T-Zell-Rezeptor Aktivierung auf die CCR7-vermittelte Migration von primären humanen T-Zellen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Aktivierung des T-Zell Rezeptors eine verbesserte CCR7-induzierte Migration zur Folge hatte, welche durch die unterschiedliche Aktivität der Src-Kinasen Lck und Fyn hervorgerufen wurde.Diese Arbeit liefert neue Erkenntnisse über den Chemokinrezeptor CCR7, welche helfen dieFunktion und Regulation dieses wichtigen immunregulatorischen Rezeptors besser zuverstehen.