Transcription mechanisms and functions of NFATc1 in T lymphocytes [Elektronische Ressource] / Jiming Liu

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• Publié par: julius-maximilians-universitat_wurzburg
• Publié le: 01 janvier 2007
• Nombre de lectures: 16
• Langue: English
• Poids de l'ouvrage: 3 Mo

Extrait

JULIUS-MAXIMILIANS-UNIVERSITY, WÜRZBURG, GERMANY
FACULTY OF BIOLOGY


Transcription mechanisms and
functions of NFATc1 in T
lymphocytes



Dissertation submitted to Bayerische Julius-Maximilians-
Universität Würzburg in partial fulfillment of the requirements for
the Doctorate degree in Natural Sciences



Jiming Liu
from
HAINAN, PR. CHINA



WÜRZBURG 2007






This submitted thesis was completed from April 2001 until
December 2005 at the Department of Molekulare Pathologie,
Institut für Pathologie, Bayerische Julius-Maximilians
Universität, Würzburg under the supervision of Professor Dr.
Edgar Serfling (Faculty of Medicine).
Co-Adviser: Professor Dr. George Krohne (Faculty of
Biology).

I

APPROVAL OF EXAMINING COMMITTEE

MUSTER DER RÜCKSEITE DES TITELBALTTES












14.05.2007
Eingereicht am:………………………………………………………..........




Mitglieder der Promotionskommission:
Prof. Dr. M. Müller
Vorsitzender: …..…………………………………....………………………
Prof. Dr. E. Serfling
Gutachter :………………………………………….....……………………
Prof. Dr. G. Krohne
Gutacht……….....………………………



12.09.2007 Tag des Promotionskolloquiums:………………….………………………



Doktorurkunde ausgehändigt am:………………....………………………



II

DECLARATION



I hereby declare that the submitted dissertation was completed by
myself and none other, and I have not used any sources or materials
other than those enclosed.

Moreover, I declare that the following dissertation has not been
submitted further in this form and has not been used for obtaining any
other equivalent qualification in any other organization.

Additionally, other than this degree I have not applied or will not
attempt to apply for any other degree, title or qualification in relation to
this work.










Jiming Liu


th8 May 2007
Institute of Pathology
University of Würzburg, Germany



IIISummary
SUMMARY


TRANSCRIPTION MECHANISMS AND FUNCTIONS OF
NFATC1 IN T LYMPHOCYTES


By Jiming Liu


The Nuclear Factors of Activated T cells (NFATs) are critical transcription
factors that direct gene expression in immune and non-immune cells. Interaction of T
cells with Ag-presenting cells results in the clustering of T-cell antigen receptor
(TCR), co-receptors and integrins. Subsequent signal transduction resulting in NFAT
activation leads to cytokine gene expression. Among the NFATs expressed in T cells,
NFATc1 shows a unique induction property, which is essential for T cell
differentiation and activation. It was revealed before that 3 major isoforms of NFATc1
are generated in activated T cells – the inducible short NFATc1/A, and the longer
isoforms NFATc1/B and C. However, due to alternative splicing events and the
existence of two different promoters and two alternative polyadenylation, we show
here that 6 isoforms are synthesized in T cells which differ in their N-terminal and C-
terminal peptides. In these experiments, we have identified these 6 isoforms by
semi-quantitative long distance RT-PCR in several T cells subsets, and the inducible
properties of 6 isoforms were investigated in those cells. The short NFATc1/ αA
which is under control of the P1 promoter and the proximal pA1 polyadenylation site
was the most prominent and inducible isoform in T effector cells. The transcription of
the longer NFATc1/ βB and βC isoforms is constitutive and even reduced in activated
T lymphocytes. In addition to NFATc1 autoregulation, we tried to understand the
NFATc1 gene regulation under the control of PKC pathways by microarray analysis.
++Compared to treatment of T cells with ionomycin alone (which enhances Ca flux),
treatment of cells with the phorbolester TPA (leading to PKC activation) enhanced
the induction of NFATc1. Microarray analysis revealed that PKC activation increased
the transcription of NF- κB1, Fos and JunB, which are important transcription factors
binding to the regulatory regions of the NFATc1 gene. Besides the promoting effect
of these transcription factors, we provided evidence that p53 and its targeting gene,
IVSummary
Gadd45 α, exerted a negative effect on NFATc1 gene transcription. Summarizing all
these results, we drew novel conclusions on NFATc1 expression, which provide a
more detailed view on the regulatory mechanisms of NFATc1 transcription.
Considering the high transcription and strong expression of NFATc1 in various
human lymphomas, we propose that similar to NF- κB, NFATc1/ αA plays a pivotal
role in lymphomagenesis.

VZusammenfassung
ZUSAMMENFASSUNG


TRANSKRIPTIONSMECHANISMEN UND
FUNKTIONEN VON NFATC1 IN T LYMPHOZYTEN


Jiming Liu


NFATs (Nuclear Factors of Activated T cells) sind entscheidende
Transkriptionsfaktoren für die Genexpression in Immun- und Nichtimmunzellen. Die
Interaktion von T-Zellen mit Antigen-präsentierenden Zellen hat eine Klusterbildung
von T-Zellrezeptoren, Korezeptoren und Integrinen zur Folge. Die nachfolgende
Signaltransduktion führt zur NFAT-Aktivierung und dies wiederum zur spezifischen
Zytokin-Genexpression. Von den in T-Zellen exprimierten NFATs weist NFATc1 eine
besondere Regulation auf. Diese ist wichtig für die T-Zell-Aktivierung und -
Differenzierung. Frühere Daten zeigten, dass drei Isoformen von NFATc1 in
aktivierten T-Zellen gebildet werden: die induzierbare kurze Isoform NFATc1/A und
die längeren Isoformen NFATc1/B und C. In dieser Arbeit wird nachgewiesen, dass
in aktivierten T-Zellen sechs Isoformen exprimiert werden. Diese Isoformen
unterscheiden sich N- und C-terminal infolge der Aktivität von zwei verschiedenen
Promotoren, dem Vorhandensein von zwei unterschiedlichen
Polyadenylierungsstellen sowie alternativer Spleißereignisse. Die Identifikation der
sechs Isoformen erfolgte mittels semi-quantitativer “long distance” RT-PCR. Ferner
konnte mit dieser Methode die induzierbaren Eigenschaften der Isoformen
untersucht werden. Die prominenteste und am stärksten induzierbare Isoform in T-
Effektorzellen ist NFATc1/ αA. NFATc1/ αA wird unter Kontrolle des P1-Promoters
und der proximalen pA1-Polyadenylierungsstelle gebildet. Die Transkription von
NFATc1/ βB und βC erfolgt hingegen konstitutiv, wobei eine Reduktion ihrer
Synthese in aktivierten T-Lymphozyten zu beobachten ist. Neben der NFATc1-
Autoregulation interessierte uns die NFATc1-Genregulation unter der Kontrolle des
PKC-Weges. Durchgeführte Microarray-Analysen zeigten, dass T-Zellen, die mit
dem Phorbolester TPA stimuliert wurden, eine stärkere Induktion von NFATc1
aufweisen als Zellen, die nur mit Ionomycin stimuliert wurde. Es ist bekannt, dass
VIZusammenfassung
TPA die Aktivierung von PKC stimuliert, und wir beobachteten eine verstärkte
Transkription von NF- κB1, Fos und JunB, die an die regulatorischen Region von
NFATc1 binden können. Für p53 und seinem Zielgen Gadd45 α zeigen wir
unterstützende Beweise für einen negativen Einfluß auf die NFATc1-Transkription.
Zusammenfassend erlauben die Resultate neue Schlussfolgerungen für die
NFATc1-Genexpression und ermöglichen damit eine detailiertere Sicht auf den
Regulationsmechanismus der NFATc1-Transkription. Bezug nehmend auf die hohe
Expressionsrate von NFATc1 in verschiedenen humanen Lymphomen vermuten wir,
dass - ähnlich NF- κB - NFATc1/ αA eine entscheidende Rolle bei der
Lymphomagenese spielt.







VII


















DEDICATED TO MY PARENTS AND MY
TEACHER, MY…


献给我的父母和老师，
以及...








VIIIAcknowledgements


ACKNOWLEDGEMENTS


I would like to express my gratitude to the various people who, during
these years in which this endeavor lasted, provided me with useful and helpful
assistance. Without their care and consideration, this work never could be
done.
First of all, I would like to deeply thank Prof. Dr. Edgar Serfling who
enabled me to investigate this topic and benevolently accompanied me during
the manifestation of this work. I was encouraged by his passion in scientific
work in last few years, and his ever-lasting endeavor will sparkle my next
future life. I would like to thank Prof. George Krohne for accepting me into the
faculty of biology.
Second, I am very grateful to Dr. Seigei Chuvpilo in the molecular work,
especially in my beginning and to Dr. Alois Palmetshofer for his support.
I would like to thank my colleagues for their daily help, valuable advice, and
their patience: Frau. Claudia Yahya, Dr. Andris Avot