Regulation der Interleukin-10 Expression durch das atypische „Inhibitor von NF-κB“ Protein IκBζ

Abstract

Der ubiquitär exprimierte Transkriptionsfaktor NF-κB ist hauptverantwortlich für die Aktivierung und Regulierung der angeborenen Immunantwort. Die präzise Regulation immunrelevanter Gene wird über das Zusammenspiel von NF-κB mit Koaktivatoren wie dem hier untersuchten Protein IκBζ gesteuert. IκBζ gehört zur Gruppe der atypischen "Inhibitor von NF-κB" Proteine und ist essentiell für die Expression zahlreicher entzündungsfördernder Gene wie IL-6, IL-12p40 und GM-CSF. Entgegen der Erwartung entwickeln IκBζ-defiziente Mäuse jedoch einen pro-inflammatorischen Phänotyp. Das Ziel dieser Arbeit war es, Zielgene von IκBζ zu identifizieren, welche den pro-inflammatorischen Phänotyp der Nfkbizko/ko Mauslinie erklären. Da die chronischen Entzündungen der Nfkbizko/ko Mäuse nicht mit den beschriebenen genregulatorischen Funktionen von IκBζ erklärt werden können, wurden Genexpressionsanalysen von Peritoneal- und Knochenmarksmakrophagen aus Nfkbizwt/wt und Nfkbizko/ko Mäusen durchgeführt. Als ein in Nfkbizko/ko Makrophagen dysreguliertes Gen wurde Interleukin 10 (IL-10) identifiziert. Da IL-10 maßgeblich an der Begrenzung und Hemmung der Immunantwort beteiligt ist, könnte die in Nfkbizko/ko Makrophagen ausbleibende Induktion von IL-10 den pro-inflammatorischen Phänotyp der Nfkbizko/ko Mauslinie erklären. Die durchgeführten Untersuchungen zeigten erstmals eine Abhängigkeit der IL-10 Expression von IκBζ in Makrophagen. IκBζ-defiziente Makrophagen exprimieren in Gegenwart pro-inflammatorischer Agenzien wie Lipopolysaccharid oder Peptidoglykan deutlich reduzierte Mengen IL-10 mRNA und Protein. Im Gegensatz zu bisher beschriebenen Zielgenen von IκBζ ist die Regulation der IL-10 Expression unabhängig sowohl vom Makrophagen-Subtyp als auch dem Status der Makrophagen-Polarisierung. Reportergenanalysen mit IL-10 Promotorkonstrukten zeigen eine Expressions-verstärkung durch IκBζ im Zusammenspiel mit p50:p50 Homodimeren. Da IκBζ die Genexpression durch Rekrutierung Chromatin-modifizierender Enzyme an den IL-10 Promotor steuert, erhalten basale Transkriptionsfaktoren erleichtert Zugang zum IL-10 Promotor. Dies konnte mittels Chromatin-Immunopräzipitation nachgewiesen werden, die eine IκBζ-vermittelte Transkriptions-verstärkende Histon H3 Lysin K4 Trimethylierung am IL-10 Promotor belegen. IκBζ fungiert folglich als Transkriptionsaktivator der IL-10 Expression. Zusammenfassend wird erstmalig die IκBζ-abhängige Expression eines entzündungshemmenden Zytokins, IL-10, gezeigt. Der pro-inflammatorische Phänotyp Nfkbiz-defizienter Mäuse könnte somit durch die verminderte IL-10 Induktion erklärt werden. Die IκBζ-abhängige Regulation der IL-10 Expression ist insofern interessant, als zahlreiche Erkrankungen mit pathologischen IL-10 Konzentrationen assoziiert sind. Für diese Erkrankungen könnte die therapeutische Beeinflussung von IκBζ daher neue Therapieansätze aufzeigen.