Proteasom-Expression bei Autoimmunerkrankungen: Pathogenese und Diagnostik

Abstract

Das proteasomale System spielt eine Schlüsselrolle bei der Kontrolle der Immunantwort, so dass sich die Frage nach einer möglichen Beteiligung des Proteasoms bei der Entstehung von Autoimmunerkrankungen stellt. Bei einer Reihe von Erkrankungen des rheumatischen Formenkreises wurde das Expressionsprofil ausgewählter proteasomaler Gene in peripheren mononukleären Zellen aus menschlichem Blut (PBMC) im Vergleich zu gesunden Kontrollpersonen untersucht. Mit Hilfe der quantitativen Real-time RT-PCR wurde die mRNA- Expression der Untereinheiten des Proteasomaktivators PA28 alpha und PA28 beta und der konstitutiven Proteasom- sowie der Interferon-γ-induzierbaren Immunoproteasom- Untereinheiten in PBMC analysiert. Zugleich wurde auch die Proteinexpression ausgewählter Proteasom-Untereinheiten durch Immunoblots quantifiziert. Als wesentliches Ergebnis konnte erstmalig eine Hochregulation der Immunoproteasom-Untereinheiten LMP2 (beta1i), LMP7 (beta5i), MECL1 (beta2i) sowie auch der Proteasomaktivatoruntereinheit PA28 alpha bei dem überwiegenden Teil der untersuchten Autoimmunerkrankungen auf Proteinebene nachgewiesen werden. Die parallele Quantifizierung von mRNA- und Proteinexpression zeigte ein charakteristisches proteasomales Expressionsmuster beim primären Sjögren-Syndrom. Auf Transkriptebene waren die Interferon-γ-induzierbaren Untereinheiten LMP2 (beta1i), MECL1 (beta2i) und die Proteasomaktivator-Untereinheit PA28 alpha deutlich hochreguliert. Auf Proteinebene fand sich jedoch eine LMP2 (beta1i)-Defizienz, die auf eine signifikante Deregulation der proteasomalen Expression beim primären Sjögren- Syndrom hindeutet. In der direkten Sequenzanalyse des LMP2 (beta1i)-Promotors konnten keine genetischen Veränderungen nachgewiesen werden. Die vorliegende Arbeit zeigt eine Beteiligung des Proteasomsystems bei den entzündlichen Prozessen bei Autoimmunerkrankungen. Beim primären Sjögren-Syndrom ergaben sich Hinweise auf einen molekularen Defekt in der Expression der proteasomalen Untereinheit LMP2 (beta1i), dem möglicherweise eine Bedeutung in der Pathogenese dieses systemischen Krankheitsbildes zukommt.

The proteasome system plays a pivotal role in the control of the immune response which raises the question of its possible involvement in the pathogenesis of autoimmune disorders. In the present study, we have focussed on expression profiling of selected proteasomal genes in human peripheral blood mononuclear cells (PBMC) in a variety of autoimmune diseases compared to healthy individuals. Using real-time quantitative RT-PCR, the mRNA expression pattern of the proteasome activator subunits PA28 alpha and PA28 beta and of constitutive proteasome and interferon-γ-inducible immunoproteasome subunits was analyzed in PBMC. Simultaneously, protein expression of selected proteasome subunits was quantified by immunoblotting. As expected, under systemic inflammatory conditions the proteasome subunits LMP2 (betai), LMP7 (beta5i), MECL1 (beta2i), and PA28 alpha were expressed abundantly at the protein level in the vast majority of systemic autoimmune disorders. However, simultaneous mRNA and protein quantification revealed a characteristic proteasome expression signature in primary Sjögren’s syndrome. At the transcript level, the interferon-γ-responsive subunits LMP2 (beta1i), MECL1 (beta2i), and the proteasome activator subunit PA28 alpha were markedly upregulated. In contrast, LMP2 (beta1i) deficiency was evident at the protein level indicating deregulation of proteasome expression in Sjögren’s syndrome. Direct sequence analysis of the LMP2 (PSMB9) promoter region did not confirm any genetic alterations. The present study provides the first evidence for a regulatory, molecular defect in the proteasome system in human autoimmune disorders implicating a unique role of LMP2 (betai) in the pathogenesis of primary Sjögren’s syndrome.