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Molecular mechanism of B cell antigen receptor-induced SHIP activation

dc.contributor.advisorWienands, Jürgen Prof. Dr.de
dc.contributor.authorManno, Birgitde
dc.date.accessioned2012-03-05T06:55:08Zde
dc.date.accessioned2013-01-18T14:26:48Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:19Zde
dc.date.issued2012-03-05de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-B5DD-Ede
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-3257
dc.description.abstractFür das Gleichgewicht zwischen Immunität und immunologischer Toleranz ist die Regulation der Aktivierung von B-Zellen von großer Bedeutung. SH2 domain-containing 5 inositol phosphatase (SHIP) hemmt die B-Zell-Aktivierung, da es das Membran-Phospholipid Phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphat hydrolysiert. Dadurch baut es Membrananker ab, die für die Rekrutierung von Effektoren der B-Zell-Aktivierung an die Plasmamembran notwendig sind, insbesondere für Bestandteile des Ca2+-Initiationskomplexes. Dies hemmt die Ca2+-Freisetzung. SHIP wurde als Inhibitor entdeckt, welcher durch Immunkomplexe aktiviert wird, die am Ende einer Immunantwort vorkommen. Immunkomplexe aktivieren den B-Zell-Antigenrezeptor (BCR) und den FcγRIIB, einen Rezeptor mit niedriger Affinität für IgG, welcher direkt an SHIP bindet. Spätere Studien haben zusätzlich eine FcγRIIB-unabhängige Funktion von SHIP nachgewiesen. Der molekulare Mechanismus, der dieser BCR-autonomen Aktivierung zugrunde liegt, war jedoch unbekannt. In dieser Arbeit wurde die Aktivierung von SHIP in Abwesenheit des FcγRIIB in DT40 Zellen deutlich gezeigt. Bildgebende Analysen in Echtzeit von SHIP Varianten, die mit EGFP markiert waren, wurden durchgeführt, um die Verlagerung von SHIP an die Plasmamembran zu untersuchen. Diese Verlagerung gilt als entscheidender Schritt für die Aktivierung von SHIP, welches dadurch Zugang zu seinem Substrat erhält. Die Untersuchungen zeigten, dass der Prozess der Aktivierung von SHIP von mehreren strukturellen Voraussetzungen abhängt. Entscheidend ist die SH2-Domäne.Massenspektrometrische Verfahren, kombiniert mit biochemischen Analysen, zeigten eine Bindung dieser Domäne an die signalweiterleitenden Untereinheiten des BCRs, Igα und Igβ. Die Identifikation der genauen Bindestelle ist von Interesse und wird Aufschluss darüber geben, wie SHIP mit Syk um die Bindung zu Igα und Igβ konkurriert. In Übereinstimmung damit wurde eine detailliertere Untersuch ung der Membran-Lokalisierung mit Hilfe interner Totalreflexionsfluoreszenzmikroskopie durchgeführt. Diese zeigte eine Kolokalisierung von SHIP mit BCR Mikroclustern, welche die Bildung der Microsignalosome vermitteln, in denen Signalweiterleitungsprozesse stattfinden. Da die Protein-Zusammensetzung in den Microsignalosomen streng reguliert wird, unterstreicht die Verlagerung von SHIP in diese Microsignalosomen die grundlegende Funktion von SHIP in BCR-autonomen Signalweiterleitungsprozessen.Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die Membrane-Lokalisierung durch zwei Komplexe stabilisiert wird, die jeweils aus drei Proteinen bestehen, SHIP-Grb2-Dok-3 und SHIP-Grb2-Shc. Auch die Interaktion von SHIP mit HS1, welches mit dem Aktin-Zytoskelett assoziiert ist, trägt zu dieser Stabilisierung bei. Zusammenfassend habe ich in dieser Arbeit den molekularen Mechanismus der Aktivierung von SHIP aufgeklärt. Die Ergebnisse implizieren ferner, dass der BCR-Komplex nicht nur die BCR-Signalweiterleitungskaskade einleitet, sondern auch den Negativregulator SHIP rekrutiert.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isoengde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/de
dc.titleMolecular mechanism of B cell antigen receptor-induced SHIP activationde
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedMolekularer Mechanismus der durch den B-Zell Antigenrezeptor vermittelten Aktivierung von SHIPde
dc.contributor.refereeWienands, Jürgen Prof. Dr.de
dc.date.examination2012-01-12de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaftende
dc.subject.dnbBiologiede
dc.description.abstractengRegulation of B cell activation is highly important to keep the balance between immunity and self-tolerance. The SH2 domain-containing 5 inositol phosphatase (SHIP) is an inhibitor of B cell activation as it hydrolyzes the membrane phospholipid phosphatidylinositol-3,4,5-trisphosphate. It thereby depletes membrane anchors required for plasma membrane recruitment of effectors of B cell activation, more precisely of components of the Ca2+ initiation complex. This results in inhibition of Ca2+ mobilization. SHIP was discovered as an inhibitor activated by immune complexes, which are found at the end of immune responses. Immune complexes coactivate the B cell antigen receptor (BCR) and the low-affinity receptor for IgG, FcγRIIB, which directly binds to SHIP. Later studies demonstrated FcγRIIB-independent SHIP functions as well. However, the molecular mechanism underlying this BCR-autonomous activation was unknown. Here, SHIP activation in the absence of the FcγRIIB was clearly demonstrated in DT40 cells. Live cell imaging of EGFP-labeled SHIP variants was done to analyze SHIP plasma membrane recruitment, which is considered to be the most essential step in its activation, providing it with access to its substrate. This showed that the process of SHIP activation has several structural requirements. Most pivotal is its SH2 domain. Mass spectrometry analysis in combination with biochemical analyses demonstrated binding of this domain to the signaling subunits of the BCR, Igα and Igβ. It will be interesting to identify the exact binding site, offering insights into how SHIP competes with Syk for binding to Igα and Igβ. In line with this, a more detailed study of membrane localization was performed using total internal reflection microscopy. This revealed that SHIP colocalizes with BCR microclusters, which mediate assembly of signaling-active microsignalosomes. Since protein composition of microsignalosomes is tightly regulated, SHIP recruitment into these microsign alosomes underlines the essential role of SHIP in BCR-autonomous signaling. It was furthermore shown, that membrane localization is stabilized by two ternary complexes, consisting of SHIP-Grb2-Dok-3 and SHIP-Grb2-Shc as well as by interaction of SHIP with actin cytoskeleton-associated HS1. Collectively, in this thesis, I deciphered the molecular mechanism of SHIP activation. These results further imply that the BCR complex not only initiates the BCR signaling cascade but also recruits the negative regulator SHIP.de
dc.contributor.coRefereeWodarz, Andreas Prof. Dr.de
dc.contributor.thirdRefereeWalter, Lutz Prof. Dr.de
dc.subject.topicGöttingen Graduate School for Neurosciences and Molecular Biosciences (GGNB)de
dc.subject.gerBZRde
dc.subject.gerSHIPde
dc.subject.gerFcγRIIBde
dc.subject.gerB-Lymphocytende
dc.subject.gerPhosphoinositidede
dc.subject.gerSignaltransduktionde
dc.subject.engBCRde
dc.subject.engSHIPde
dc.subject.engFcγRIIBde
dc.subject.engB lymphocytesde
dc.subject.engphosphoinositidesde
dc.subject.engsignal transductionde
dc.subject.engmicrosignalosomesde
dc.subject.bk42.13de
dc.subject.bk42.15de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-3413-3de
dc.identifier.purlwebdoc-3413de
dc.affiliation.instituteGöttinger Graduiertenschule für Neurowissenschaften und molekulare Biowissenschaften (GGNB)de
dc.subject.gokfullMED 341: Immunologie {Medizin}de
dc.subject.gokfullWF 200: Molekularbiologiede
dc.identifier.ppn726432725de


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