Rekonstruktion und Funktionsanalyse einer Mutation des Toll-like Rezeptor 2 in vitro

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurde der kodierende Bereich des Toll-like Rezeptors 2 aus 47 Proben sequenziert und auf Polymorphismen untersucht. Es konnten sechs Polymorphismen im kodierenden Bereich des TLR2 gefunden werden. Diese liegen in der extrazellulären Domäne des Rezeptors. Vier Polymorphismen (G38G, N119N, S450S, L542L) sind synonym. Zwei Nukleotidpolymorphismen bewirken jeweils einen Aminosäureaustausch von Histidin durch Arginin (H571R, H579R) und sind somit nicht synonym. Die Genotypfrequenzen in dieser Gruppe entsprechen dem Hardy&Weinberg-Modell. Bei dem Vergleich der Sequenzen mit der Datenbank (Universität Arizona) stellte sich heraus, dass die Varianten G38G, N119N, S450S, L542L und H579R bereits bekannt sind. H571R hingegen ist nicht in der Datenbank gelistet. Diese Variante wird somit erstmalig in dieser Arbeit beschrieben. Die Variante R571 sowie der Wildtyp H571 des TLR2 wurden funktionell in einem Plasmid mittels Zellkulturversuch mit HEK293-Zellen untersucht. Als Parameter wurde die NF-kappa-B-Induzierbarkeit als Luziferaseaktivität gemessen. Es konnte nachgewiesen werden, dass ein signifikanter Unterschied (p<0,0001) in der Induktionsfähigkeit von NF-kappa-B zwischen dem Wildtyp und der R571-Variante besteht. Nach Stimulation der Rezeptoren mit bakteriellem Lipoprotein konnte eine signifikant geringere NF-kappa-B-Aktivierung der Zellen, die die Variante exprimierten, gemessen werden (p<0,001). Die hier neu detektierte und konstruierte Mutation H571R beeinflusst somit die Aktivierbarkeit des TLR2, die Induktion von NF-kappa-B und die Aktivierung des angeborenen Immunsystems.

In this work the coding region of the toll-like receptor (TLR) 2 gene from 47 African samples has been sequenced and examined for polymorphisms. Six polymorphisms were detected in this region, all of which are located in the extracellular domain of the receptor. Four of the polymorphisms are synonymous (G38G, N119N, S450S, L542L). Two of the nucleotide polymorphisms lead to a non-synonymous amino acid exchange from histidine to arginine (H571R, H579R) The genotype frequencies found in this group adhere to the Hardy-Weinberg equilibrium. By comparison with the database of the University of Arizona (www.innateimmunity.net) we found that the variants G38G, N119N, S450S, L542L and H579R are already known. H571R is not listed in this database. Therefore this variant is described in this work for the first time. The variants R571 and H571 of TLR2 were functionally analysed in vitro in HEK293-cells. As read-out parameter luciferase activity was measured induced by NF-kappa-B as part of the TLR2 signal cascade. A significant difference in the ability to induce NF-kappa-B between the two variants was found. After stimulation with bacterial lipoprotein a significant lower NF-kappa-B-activation of the cells, expressing the receptor variant R571, was measured than with the variant H571 (p<0,001). In conclusion, in this work it is shown that a rare variant of the TLR2 influences the signal cascade in vitro. Whether this polymorphism can play a role in the course of infectious diseases could only be shown in genetic studies of very large patient cohorts.