Plastizität und zelltypspezifische Funktionen von OTUB1 bei Infektionen

Deubiquitinierende Enzyme (DUBs) sind wichtige Regulatoren von Immunreaktionen, und A05 zielt auf die Entschlüsselung der zellulären und molekularen Funktionen der DUBs CYLD, A20 und OTUB1 bei Infektions- und Autoimmunkrankheiten ab. In der ersten Förderperiode konnte A05 nachweisen, dass CYLD die schützende Immunantwort bei Listeriose durch Hemmung der STAT3-abhängigen Fibrinproduktion in Hepatozyten beeinträchtigt. In der zweiten Förderperiode wurde festgestellt, dass CYLD (1) RIPK2 deubiquitiniert und die NOD2/RIPK2-vermittelte Autophagie, ROS- und NO-Produktion in Makrophagen hemmt, und (2) die NF-B-abhängige Aktivierung in DCs unterdrückt. Im Gegensatz dazu ist das von B-Zellen exprimierte A20 für die Verhinderung spontaner Autoimmunität unerlässlich, während DC-spezifisches A20 erforderlich ist, um die Letalität nach einer niedrigen LPS-Dosis zu verhindern. Als Beleg für eine zelltypspezifische Funktion von DUBs zeigte A05, dass A20 die primäre CD8⁺ T-Zell-Antwort bei Listeriose verringert, aber die sekundäre CD8⁺ T-Zell-Antwort verstärkt, indem es die CD95- und TNF-vermittelte Apoptose und Nekroptose von pathogenspezifischen Gedächtnis-T-Zellen verhindert. Wichtig ist, dass A05 einen neuen konditionalen OTUB1-Mausstamm etabliert und festgestellt hat, dass OTUB1 (1) die JAK-abhängige Zytokinrezeptor-Signalgebung in T-Zellen und (2) die TLR/MyD88-vermittelte NF-B-Aktivierung in DCs reguliert. In T-Zellen stellte A05 fest, dass OTUB1 mit SOCS1 interagiert und dieses stabilisiert, was die JAK/STAT-Signalübertragung unterdrückt. In DCs ist OTUB1 für die Toxoplasma-induzierte TLR11/12-MyD88-abhängige NF- B-Aktivierung und die schützende IL-12-Produktion erforderlich. In der dritten Förderperiode wird A05 seine Arbeiten zu T-Zell-spezifischem OTUB1 bei EAE und DC-spezifischem OTUB1 bei Toxoplasmose abschließen. In Zusammenarbeit mit anderen Projekten des CRC854 wird A05 seine Studien auf die Rolle von OTUB1 in (1) T-Zellen, (2) DCs, (3) Makrophagen/Granulozyten und (4) Hepatozyten im Mausmodell der Listeriose ausweiten. Vorläufige Daten zeigen bereits, dass die Plastizität der Funktion von OTUB1 durch die zugrundeliegende Krankheit bestimmt wird und unterstützen zusätzlich unser Konzept einer zelltypspezifischen Funktion von OTUB. In der Tat verhindert OTUB1 bei Listeriose (1) den Zelltod von Hepatozyten, (2) hemmt die Zytokinproduktion von DC und (3) ist für die T-Zell- und Makrophagen-abhängige Erregerkontrolle erforderlich. Der Schwerpunkt der Studien liegt daher auf der Bestimmung der molekularen Mechanismen der zelltypspezifischen Funktion und Plastizität von OTUB1, z. B. bei Listeriose.

Plasticity and cell-type specific functions of OTUB1 in infection

Deubiquitinating enzymes (DUBs) are critical regulators of immune responses and A05 aims to decipher cellular and molecular functions of the DUBs CYLD, A20 and OTUB1 in infectious and autoimmune disorders. Within the 1^st funding period, A05 defined that CYLD impairs protective immune responses in listeriosis by inhibiting STAT3-dependent fibrin production in hepatocytes. The 2^nd period originated, that CYLD (1) deubiquitinates RIPK2 and inhibits NOD2/RIPK2-mediated autophagy, ROS and NO production in macrophages, and (2) suppresses NF- B-dependent activation in DCs. In contrast, B cell-expressed A20 is essential to prevent spontaneous autoimmunity, whereas DC-specific A20 is required to prevent lethality upon low-dose LPS challenge. In support of a cell type-specific function of DUBs, A05 illustrated that A20 diminishes primary CD8⁺ T cell responses in listeriosis but augments secondary CD8⁺ T cell responses by preventing CD95- and TNF-mediated apoptosis and necroptosis of pathogen-specific memory T cells. Importantly, A05 has established a novel conditional OTUB1 mouse strain and has identified that OTUB1 regulates (1) JAK-dependent cytokine receptor signaling in T cells and (2) TLR/MyD88 -mediated NF- B activation in DCs. In T cells, A05 identified that OTUB1 interacts with and stabilizes SOCS1, which suppresses JAK/STAT signaling. In DCs, OTUB1 is required for Toxoplasma-induced TLR11/12-MyD88-dependent NF- B activation and protective IL-12 production. In the 3^rd funding period, A05 will finalize its work on T cell-specific OTUB1 in EAE and DC-specific OTUB1 in toxoplasmosis. In collaboration with other projects of CRC854, A05 will extend its studies to the role of OTUB1 in (1) T cells, (2) DCs, (3) macrophages/granulocytes and (4) hepatocytes in the murine model of listeriosis. Preliminary data already show that the plasticity of the function of OTUB1 is determined by the underlying disease and additionally support our concept of a cell type-specific function OTUB. In fact in listeriosis, OTUB1 (1) prevents cell death of hepatocytes, (2) inhibits cytokine production of DC and (3) is required for T-cell- and macrophage-dependent pathogen control. Therefore, the focus of the studies will be to determine the molecular mechanisms of the cell type-specific function and plasticity of OTUB1, i.e. in listeriosis.