Analysis of p53-mediated dysfunction of SLy1-deficient NK cells

Abstract

The SH3 lymphocyte protein 1 (SLy1) is a multifunctional adaptor protein that is expressed exclusively in B cells, T cells and NK cells, and has a different specific function in each of the cell types. Through the present work, further insights were gained regarding the function of SLy1 in NK cells. Previously, it was shown by our group that SLy1 contributes to ribosomal stability in this type of lymphocytes. In SLy1KO mice, which lack SLy1 expression, there is a decrease in NK cell number, decreased expression of NK cell activation receptors, and decreased viability and functionality of NK cells (Arefanian et al., 2016). Arefanian et al. postulated that these effects are due to an increased presence of free ribosomal proteins in SLy1KO NK cells, which block the binding site of Mdm2 to p53, leading to accumulation of p53 and activation of the signaling pathway. In the present work, experiments were performed using an NCRTG p53flox/flox mouse model that exhibits deletion of p53 specifically in NK cells. This mouse model was validated by verifying the findings of Arefanian et al. regarding decreased NK cell numbers, decreased expression of NK cell activation receptors, and decreased viability and functionality of NK cells in SLy1 deficiency. In addition, and most importantly, in the present work the essential role of p53 in SLy1KO NK cell dysregulation was further confirmed using this mouse model: Upon specific deletion of p53 in NK cells, both relative NK cell numbers and activation receptor expression, as well as SLy1KO NK cell viability and functionality, were restored. These results strongly support the hypothesis of a p53-mediated dysregulation of NK cells in SLy1-deficiency. In a second step, the present work demonstrated that in SLy1-deficient NK cells the DNA damage response (DDR) is additionally dysregulated. More specifically, the DDR genes Atr, Atm, Chek1 and Chek2 are upregulated. In order to find out how exactly the absence of SLy1 leads to DDR activation in NK cells, further experiments will need to be performed. However, one possible mechanism would be the activation of the DDR by the increased free ribosomal protein, also referred to as ribosomal stress. In conclusion, the present work provides further proof of the essential function of the adaptor protein SLy1 for robust NK cell functionality. We therefore characterize SLy1 in NK cells as a "tumor suppressor-like" protein that may for example have future clinical relevance in the context of NK cell-based tumor therapies.

Dissertation ist gesperrt bis 31.08.2024 !

Das SH3-Lymphozytenprotein 1 (SLy1) ist ein multifunktionales Adaptorprotein, welches ausschließlich in B Zellen, T Zellen und NK Zellen exprimiert wird und in jedem der Zelltypen eine andere spezifische Funktion ausübt. Durch die vorliegende Arbeit konnten weitere Erkenntnisse über die Funktion von SLy1 in NK Zellen gewonnen werden. Zuvor hatte unsere Gruppe gezeigt, dass SLy1 zur ribosomalen Stabilität in dieser Art von Lymphozyten beiträgt. In SLy1KO-Mäusen, denen die SLy1-Expression fehlt, kommt es zu einem Rückgang der NK-Zellzahl, einer verminderten Expression von NK-Zellaktivierungsrezeptoren und einer verminderten Viabilität und Funktionalität der NK-Zellen (Arefanian et al., 2016). Arefanian et al. postulierten, dass diese Effekte auf das vermehrte Vorhandensein von freien ribosomalen Proteinen in SLy1KO NK Zellen zurückzuführen sind, die die Bindungsstelle von Mdm2 an p53 blockieren, was zur Akkumulation von p53 und zur Aktivierung des p53 Signalwegs führt. In der vorliegenden Arbeit wurden Experimente mit einem NCRTG p53flox/flox Mausmodell durchgeführt, das eine Deletion von p53 spezifisch in NK-Zellen aufweist. Dieses Mausmodell wurde validiert, indem die Ergebnisse von Arefanian et al. bezüglich der verringerten Anzahl von NK-Zellen, der verringerten Expression von NK-Zellaktivierungsrezeptoren und der verringerten Viabilität und Funktionalität von NK Zellen bei SLy1-Defizienz verifiziert wurden. Darüber hinaus wurde in der vorliegenden Arbeit die wesentliche Rolle von p53 bei der Dysregulation von SLy1KO NK Zellen anhand dieses Mausmodells weiter bestätigt: Nach spezifischer Deletion von p53 in NK Zellen wurden sowohl die relative NK-Zellzahl und die Expression der Aktivierungsrezeptoren als auch die Viabilität und Funktionalität der SLy1KO NK Zellen wiederhergestellt. Diese Ergebnisse stützen nachdrücklich die Hypothese einer p53-vermittelten Dysregulation von NK Zellen bei SLy1-Defizienz. In einem zweiten Schritt konnte in der vorliegenden Arbeit gezeigt werden, dass in SLy1-defizienten NK Zellen zusätzlich die „DNA Damage Response“ (DDR) dysreguliert ist. Genauer gesagt, sind die DDR-Gene Atr, Atm, Chek1 und Chek2 hochreguliert. Um herauszufinden, wie genau das Fehlen von SLy1 zur DDR-Aktivierung in NK-Zellen führt, müssen in Zukunft weitere Experimente durchgeführt werden. Ein möglicher Mechanismus wäre jedoch die Aktivierung der DDR durch das erhöhte freie ribosomale Protein, das auch als ribosomaler Stress bezeichnet wird. Abschließend lässt sich zusammenfassen, dass durch die vorliegende Arbeit die essentielle Funktion des Adaptorproteins SLy1 für eine robuste NK-Zellfunktionalität bekräftigt werden konnte. Wir charakterisieren SLy1 in NK Zellen daher als ein "Tumorsuppressor-ähnliches" Protein, welches in Zukunft eventuell eine klinische Relevanz beispielsweise im Rahmen NK-zellbasierter Tumortherapien haben könnte.