Die Rolle der Linker-Domäne von STAT1 bei der Regulation transkriptioneller Antworten im Interferon-Signalweg

Abstract

STAT1 (Signaltransduktor und Aktivator der Transkription 1) gehört zu einer evolutionär hochkonservierten Proteinfamilie, die eine essentielle Rolle bei der Weiterleitung von Zytokinsignalen spielt. Das STAT1-Protein ist bei zahlreichen biologischen Prozessen, wie etwa der Zellproliferation oder der Steuerung der Immunantwort, von Bedeutung und gehört zu einer der am besten untersuchten humanen Trans-kriptionsfaktoren. Bekannt ist, dass die über STAT1 vermittelte Signaltransduktion durch eine Rezeptor-assoziierte Phosphorylierung eines kritischen Tyrosinrestes im carboxyterminalen Molekülbereich von STAT1 initiiert wird. Nach der Ausbildung von transkriptionell aktiven Dimeren translozieren diese in den Zellkern und binden auf den Promotoren von Interferon-gesteuerten Zielgenen. In dieser Arbeit wurden Punktmutanten in der Linker-Domäne des STAT1-Moleküls generiert, um die Bedeutung der reziproken SH2-Phosphotyrosin-Interaktion bei der Bildung von tyrosinphosphorylierten Dimeren in funktioneller Hinsicht studieren zu können. Die Substitution eines kritischen Lysinrestes in Position 550 im STAT1-Protein zu Alanin oder Glutamat war mit einer im Vergleich zum Wildtyp-Molekül verminderten Tyrosinphosphorylierung und einer verkürzten nukleären Akkumulationsphase der mutierten Proteine nach Stimulation von transient exprimierenden Zellen mit Interferon-gamma (IFN-gamma) verbunden. Bei normaler Dissoziationskinetik von STAT1-spezifischen DNA-Sequenzen fanden sich für die K550-Mutanten erhöhte In-vitro- und In-vivo-Dephosphosphorylierungsraten und identifizierten diese damit als gegenüber dem Wildtyp-Protein bevorzugte Substrate der inaktivierenden TC45-Phosphtase. Die mutationsbedingte Destabilisierung in der Architektur der Linker-Domäne resultierte in einer supprimierten Aktivierung von IFN-gamma-gesteuerten Zielgenen, wobei die Signalamplitude von der Ladung der eingeführten Seitengruppe bestimmt wurde. Zusammenfassend zeigen diese Beobachtungen, dass der Linker-Domäne eine wichtige Bedeutung bei der Regulation der Tyrosindephosphorylierung zukommt und unterstreichen überdies deren Rolle bei dem vermuteten Austausch zwischen einer parallelen und antiparallelen Dimerkonformation, die für eine optimale Genexpression essentiell ist.