Identifizierung, Charakterisierung und funktionelle Analyse der Bindungspartner von APRIL und TACI auf Monozyten und Dendritischen Zellen

APRIL (engl.: a proliferation inducing ligand) und BAFF (engl.:B cell activating factor of the tumor necrosis factor (TNF) family) sind zwei eng verwandte Liganden innerhalb der TNF-Familie. Beide Liganden teilen sich zwei Rezeptoren, TACI (engl.: transmembrane activator and CAML interactor) und BCMA (engl.: B cell maturation antigen), die vor allem auf B-Zellen exprimiert werden und vor kurzem konnten Glykosaminoglykan (GAG)-Ketten von Proteoglykanen als dritter APRIL-spezifischer Bindungspartner auf Tumorzellen, B-Zellen und T-Zellen identifiziert werden. APRIL hat eine zweiseitige Rezeptorspezifitat und kann daher gleichzeitig uber seine Heparinbindedomane mit negativ geladenen GAG-Ketten von Proteoglykanen und uber seine TNF-Homologiedomane (THD) mit den Rezeptoren TACI bzw. BCMA interagieren. Unstimulierte Monozyten sterben via Apoptose, wahrend Stimuli, die deren Differenzierung zu Makrophagen oder Dendritischen Zellen induzieren, die apoptotischen Prozesse inhibieren. Diese Arbeit zeigt erstmals eine kritische Rolle von APRIL fur das Uberleben und moglicherweise fur die Differenzierung primarer humaner Monozyten. Monozyten binden APRIL nach einem Tag in Kultur und in vitro aus Monozyten differenzierte DCs zeigen eine starke APRIL-Bindung, die nach Aktivierung der DCs mit LPS bzw. CD40L weiter ansteigt. Die Bindung korreliert mit der Expression von negativ geladenen GAG-Ketten, da Behandlung dieser Zellen mit Heparitinase oder Chlorat (ein genereller Inhibitor der Sulfatierung) die APRIL-Bindung stark reduziert. Sulfatierte Glykane (Heparin, Heparansulfat/HS) inhibieren die APRIL-Bindung, durch Kompetition mit der APRIL-Bindung an zellulare HS-Ketten. Im Rahmen dieser Arbeit konnte gezeigt werden, dass immobilisiertes APRIL, vor allem im Komplex mit BCMA Adhasion von Monozyten auslost. Dieses Adhasionssignal wird durch Bindung von APRIL an GAG-Ketten auf der Oberflache dieser Zellen induziert, da das Adhasionssignal der Heparinbindedoman-Mutante von APRIL stark reduziert war. Die morphologischen Veranderungen implizieren eine Rolle von APRIL bei der Differenzierung von Monozyten zu Makrophagen. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden GAG-Ketten von Proteoglykanen als ein weiterer Bindungspartner von TACI identifiziert. Durch Untersuchung der bekannten Kristallstruktur und der linearen Sequenz von TACI konnten basische Motive identifiziert werden, die moglicherweise die Bindung von TACI an GAG-Ketten von Proteoglykanen vermitteln. Die hier durchgefuhrte Studie zeigt erstmals, dass GAG-Ketten von Proteoglykanen einen Interaktionspartner von TACI auf Monozyten und Dendritischen Zellen darstellen. TACI induziert Adhasion von Monozyten, allerdings fuhrt das durch TACI vermittelte Adhasionssignal interessanterweise zu deren Tod. Proteoglykane werden von den meisten Zellen kontinuierlich in den Kulturuberstand sezerniert. Rekombinant hergestelltes TACI und aus Monozyten-Kulturuberstand aufgereinigtes APRIL haben Heparansulfat-Proteoglykane (HSPGs) gebunden und sind daher moglicherweise auch in vivo mit HSPGs komplexiert. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen, dass APRIL uber seine Heparinbindedomane Proteoglykane auf extravasierten Monozyten bindet und dadurch Zell-Zell-Anlagerung von TACI- und/oder BCMA-exprimierenden Lymphozyten bewirken kann. APRIL induziert wesentliche Uberlebens- und Differenzierungssignale sowohl in APRIL prasentierenden Monozyten als auch in TACI- bzw. BCMA-exprimierenden Zellen. Die in dieser Arbeit erzielten Ergebnisse bedeuten, dass neben dem B-Zellsystem auch die Funktion von Monozyten und Dendritischen Zellen entscheidend durch die Interaktionen von APRIL mit dessen Rezeptoren beeinflusst wird.