Expression und Funktion von UNC93B1 im zentralen Nervensystem

Abstract

Toll-Like-Rezeptoren (TLRs) erkennen grundsätzlich pathogene und wirtseigene Mustermoleküle von Viren und Bakterien. Endosomale TLRs binden virale doppelsträngige (ds)RNA (TLR3), einzelsträngige (ss)RNA (TLR7/8) und CpG-DNA (TLR9) sowie wirtseigene MikroRNAs wie let-7b (TLR7). Zur Aktivierung der endosomalen TLRs wird UNC93B1 benötigt, ein intrazelluläres Chaperon, welches den Transport dieser Rezeptoren vom endoplasmatischen Retikulum (ER) zum Endosom übernimmt. Mikroglia, die primären Immunzellen des ZNS, aber auch Neurone exprimieren TLRs. Über die Expression von UNC93B1 im ZNS war bisher nichts bekannt. Mittels PCR, FACS und Immunhistochemie sollte die Expression und Regulation von UNC93B1 in verschiedenen Zelltypen des ZNS untersucht werden. Mittels Toxizitätsversuche in vitro und intrathekaler Injektion von let-7b in vivo sollte die Rolle von UNC93B1 bei der let-7b-vermittelten Neurodegeneration analysiert werden. UNC93B1 ist in allen Zellen des ZNS exprimiert und wird durch Stimulation von TLR3, 4 und 7 auf RNA- und Proteinebene hochreguliert. Die durch TLR7 induzierte Neuroinflammation in Mikroglia ist abhängig von UNC93B1. Neuronales UNC93B1 ist notwendig für die TLR7-vermittelte Neurodegeneration durch let-7b und UNC93B1 in Mikroglia exazerbiert diesen Effekt in vitro. Intrathekale Injektion von WT-Mäusen mit let-7b führt zu UNC93B1-abhängiger Neurodegeneration in vivo. Zusammengefasst wird UNC93B1 in verschiedenen ZNS-Zellpopulationen differenziert exprimiert und stellt einen unverzichtbaren Bestandteil von TLR7-gesteuerter Neurodegeneration in vitro und in vivo dar.

Toll-like receptors (TLRs) recognize pathogen-associated and endogenous patterns. Endosomal TLRs are activated by viral double-stranded (ds)RNA (TLR3), single-stranded (ss)RNA (TLR7/8) and CpG-DNA (TLR9), but also host-derived microRNAs, such as let-7b. Their activation depends on the chaperone protein UNC93B1, which mediates TLR transport from the endoplasmic reticulum (ER) to the endosomal compartment. Microglia, the resident immune cells of the central nervous system (CNS), but also neurons, express TLRs. Activation of neuronal TLR7 by let-7b mediates neurodegeneration. Currently, nothing is known about the expression of UNC93B1 in the CNS. I aimed at analyzing the expression and regulatory pattern of UNC93B1 in different CNS cell populations by employing PCR, FACS and immunohisto-/cytochemistry. Furthermore, I investigated the role of UNC93B1 in let-7b-dependent neurodegeneration performing toxicity assays in vitro and intrathecal injection of microRNAs and TLR agonists in mice. UNC93B1 RNA and protein was readily detectable in all CNS cells and undergoes upregulation upon stimulation of TLR3, 4 and 7. TLR7-induced neuroinflammation through microglia is dependent on UNC93B1. Neuronal UNC93B1is necessary for let-7b-induced neurodegeneration through TLR7, and microglial UNC93B1 exacerbates neuronal injury in this context in vitro. Intrathecal injection of let-7b causes neurodegeneration in vivo in WT, but not UNC93B1-deficient mice. In summary, UNC93B1 is differentially expressed in CNS cells and a key player of TLR7-mediated neuroinflammation and neurodegeneration in vitro and in vivo.