Die Rolle von TGIF1 in der peripheren T-Zellaktivierung und Differenzierung

Abstract

Regulatorische T-Zellen (Treg-Zellen), die den Transkriptionsfaktor Foxp3 (Forkehead protein P3) exprimieren sind maßgeblich für die Aufrechterhaltung der peripheren Immuntoleranz verantwortlich. Für die Induktion der Treg-Zellen in der Peripherie ist die Stimulation des TGF-β-Signalweges zusammen mit einer suboptimalen T-Zell-Rezeptor (TCR)-Stimulation essentiell. In dieser Arbeit wurde untersucht, ob und wie der transkriptionelle Repressor des TGF-β-Signalweges TGIF1 (TGF-β interacting factor) die Induktion von peripheren Treg Zellen beeinflusst. Es konnte gezeigt werden, dass TGIF1 in T-Zellen exprimiert wird und seine Expressionshöhe von der TCR- Stimulationsstärke, nicht aber vom TGF-β-Signalweg abhängig ist. Mit Hilfe von TGIF1-KO-Mäusen wurde nachgewiesen, dass die Expressionshöhe von TGIF1 in T-Zellen einen entscheidenden Einfluss auf die Induktion von peripheren Treg- Zellen hat. Eine geringe oder fehlende Expression von TGIF1 fördert die in vitro Differenzierung von naiven T-Zellen zu Treg-Zellen. Im Gegensatz dazu ist die Differenzierung von TGIF1-KO-Zellen zu IFN-gamma-produzierenden Th1-Zellen im Vergleich zu WT-T-Zellen eingeschränkt. Zur Identifizierung der molekularen Wirkmechanismen von TGIF1 wurden ChIP (Chromatin Immunopräzipitation) -Sequenzierungen sowie globale Genexpressionanalysen durchgeführt. Dabei konnten verschiedene Zielgene von TGIF1, wie z. B. die Transkriptionsfaktoren Foxp3, KLF10, T-bet, STAT3 und Foxo3 sowie die Rezeptoren IL12R, und TGF-βRI identifiziert werden. Die Bindung und Wirkung von TGIF1 auf die Gene foxp3 und klf10 konnten bereits verifiziert werden. Damit erweist sich TGIF1 nicht nur als Repressor der Induktion peripherer Treg-Zellen, sondern auch als Aktivator der IFN-gamma Produktion in differenzierten Th1-Zellen. Weitere in vivo Experimente sollen zeigen, ob die Hemmung dieser beiden Effekte durch die Inhibierung von TGIF1 einen geeigneten therapeutischen Ansatz zur Behandlung von Autoimmunerkrankungen und Allergien bietet.

Regulatory T-cells (Tregs-cells), which are characterized by expression of the transcription factor Foxp3 (Forkehead protein P3), are pivotal for the maintainence of peripheral immuntolerance. The induction of Treg cells from naïve T cells in the periphery critically depends on sub-optimal T-cell receptor (TCR) stimulation and TGF-β signaling. In this study the significance of TGIF1, a transcriptional repressor of TGF-β signaling, for the peripheral induction of Treg cells was investigated. It was shown that TGIF1 is expressed in T cells and that TGIF1 expression levels are dependent on TCR stimulation strength, but independent of TGF-β stimulation. By using T cells isolated from TGIF-KO-mice it was demonstrated that expression levels of TGIF1 have a significant impact on the induction of peripheral Treg cells. Little or missing expression of TGIF1 protein correlate with an increased induction of Foxp3+Tregs cells from naive T-cells in vitro. To identify the molecular mechanisms of TGIF1 action ChIP (Chromatin Immunoprecipitation)-sequencing and microarray analysis have been carried out. In this context different target genes of TGIF1 were identified, such as the transcription factors Foxp3, KLF10, T-bet, STAT3 and Foxo3 but also receptors such as IL-12R and TGF-βRI. In fact, binding of TGIF1 to foxp3 and klf10 genes as well as its impact on transcription of these genes could already be verified. Apart from effects on Treg induction, a major role of TGIF1 signaling for the differentiation of Th1 effector cells was revealed. It was shown that stimulation of TGIF1-KO-T cells under Th1 polarising conditions results in a significant reduction of IFN- gamma-producing cells in comparison to WT-T-cells. Taken together, the results of this work demonstrate that TGIF1 does not only act as a repressor of peripheral Treg cell induction but also as an activator of IFN-gamma production in Th1-cells. Future experiments will clarify whether inhibition of TGIF1-dependent effects on T cell differentiation has potential for the therapy of autoimmune diseases and allergies.