Funktion natürlicher Isoformen des Transkriptionsfaktors FOXP3 in regulatorischen CD4+ T-Zellen

Abstract

Die Kontrolle der Immunantwort durch CD4+CD25+ regulatorische T-Zellen (Treg) wird durch die Expression des Transkriptionsfaktors FOXP3 in diesen Zellen sichergestellt. Neben der 11 Exon langen, vollständigen FOXP3 Isoform können in humanen Treg Zellen Exon 2 und Exon 7 alternativ zu den Isoformen FOXP3Δ2 und FOXP3Δ2Δ7 gespleißt werden. Die genaue Analyse der Funktion dieser natürlichen Spleißvarianten zeigte, dass weder Exon 2 noch ein von Exon 7 gebildeter leucine zipper Einfluss auf die Dimerisierung des Transkriptionsfaktors hat, so dass jede FOXP3 Isoform Dimere mit jeder anderen Isoform bilden kann. Darüber hinaus ist auch die durch FOXP3 vermittelte Repression der transkriptionellen Aktivität von NFAT (nuclear factor of activated T-cells) und NF-κB (nuclear factor κB) Isoform-unabhängig, ebenso wie die Bindung des Kofaktors AML-1 (acute myeloid leukaemia-1). Besonders wichtig erscheint Exon 7 für die Induktion des Treg-spezifischen Phänotyps und der Übertragung der suppressiven Kapazität durch FOXP3. Die retrovirale Transduktion mit FOXP3Δ2Δ7 führte im Gegensatz zu den anderen Isoformen in humanen CD4+CD25- T-Zellen nicht zur verstärkten Expression von CD25. In Mauszellen, die mit FOXP3Δ2Δ7 retroviral transduziert wurden, fehlte zudem die Induktion von CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4) und die Fähigkeit zur Suppression, während die anderen Isoformen beides vermittelten. Darüber hinaus ist eine Überexpression von FOXP3Δ2Δ7 in der Lage, die Induktion von CD25 durch jede der beiden anderen Isoformen zu inhibieren. Im Gegenzug konnten auch wichtige Isoform-spezifische Funktionen in Abhängigkeit von der Abwesenheit des Exons 2 beobachtet werden. Die Bindung von c-Jun und infolgedessen die Repression der AP-1 (activator protein-1) vermittelten Transkription findet nur bei FOXP3Δ2 und FOXP3Δ2Δ7 statt. Durch das alternative Spleißen von Exon 2 sind diese Isoformen außerdem in der Lage einen Komplex mit Zinkfinger 307 zu bilden und über ein in Exon 1 gelegenes PSAP-Motiv mit TSG101 (tumor susceptibility gene 101) zu assoziieren. Die differentiellen Funktionen der FOXP3 Spleißvarianten können eine genau abgestimmte Reaktion in humanen Treg Zellen ermöglichen. Die Erkenntnisse darüber könnten in Zukunft dazu beitragen durch gezielte Modulation der Isoform-spezifischen FOXP3 vermittelten Funktionen das Ausmaß von Immunreaktionen zu regulieren.

The control of immune responses through CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) is assured by their expression of the transcription factor FOXP3. Human Treg cells perform alternative splicing of exon 2 and exon 7 to generate the isoforms FOXP3Δ2 and FOXP3Δ2Δ7 among the complete, 11 Exon containing FOXP3. The functional analysis of these natural splice variants revealed, that neither exon 2 nor a leucine zipper, composed by exon 7, influence the transcription factor’s dimerisation, so that any FOXP3 isoform can build dimers with any other isoform. Furthermore, the repression of transcriptional activity of NFAT (nuclear factor of activated T cells) and NF-κB (nuclear factor κB) by FOXP3 is isoform-independent, likewise the binding of the cofactor AML-1 (acute myeloid leukaemia-1). Particularly exon 7 seems to have an important role in the induction of the Treg-specific phenotype and the transfer of suppressive capacity by FOXP3. Contrary to the other isoforms, retroviral transduction of human CD4+CD25- T cells with FOXP3Δ2Δ7 does not increase the expression of CD25. Murine cells, retrovirally transduced with FOXP3Δ2Δ7, failed to induce CD25 and CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4) expression and could not suppress lymphoproliferation, whereas the other isoforms did. Furthermore, overexpression of FOXP3Δ2Δ7 inhibits the induction of CD25 by other FOXP3 splice variants. In return, important isoform-specific functions could be observed for FOXP3 proteins, which lack exon 2. The binding of c-Jun and hence the repression of AP-1 (activator protein-1) mediated transcription is observed with FOXP3Δ2 and FOXP3Δ2Δ7 only. Additionally, the loss of exon 2 enables the formation of complexes with zinc finger protein 307 and association with TSG101 (tumor susceptibility gene 101) by a PSAP motif in FOXP3 exon 1. These differential functions of FOXP3 isoforms provide the opportunity for Treg cells to properly adjust their reactions. Knowledge about these mechanisms could contribute to intended regulation of immune reactions by modulation of isoform-specific FOXP3 mediated functions in the future.