title: Struktur-Funktions-Analysen von IRF4 in der T-Zelldifferenzierung
title: Struktur-Funktions-Analysen von IRF4 in der T-Zelldifferenzierung
title: The structure-functional analysis of IRF4 in T-cell differeneiation
Creators: name: Kang, Cholho
Publisher: name: Philipps-Universität Marburg
Year: 2016
Subjects: IRF4
T-cell differentiation Transcription Factor Multiple Sclerosis EAE
T-Zelldifferenzierung Transkriptionsfaktor Multiple Sklerose EAE
Life sciences
Biowissenschaften, Biologie

description: The hematopoietic transcription
      factor interferon regulatory factor (IRF) 4 regulates the
      development and function of T, B and dendritic cells of the
      immune system. Within the T-cell compartment, this factor
      directs the differentiation of common precursor cells to the
      Th/c2, Th/c9 and Th/c17 cell subsets, which, apart from their
      multiple physiological functions, can cause severe autoimmune
      diseases like multiple sclerosis, inflammatory bowel disease
      and also asthma. On its own, IRF4 binds weakly to promoters.
      In order to function, it needs the interaction with other
      partner transkription factors, which override the effect of
      an autoinhibitory domain at the C-terminal region of IRF4
      that prevents the binding of its DBD at the promoter.
      Therefore, the first part of this work deals with the
      question, whether the autoinhibitory domain affects the
      biological activity of IRF4 on T cell differentiation. For
      this, the IRF4 deletion mutant (d421-450) which selectively
      lacks the autoinhibitory domain, was cloned, overexpressed in
      IRF4 deficient T cells and compared in its effect on T cell
      differentiation with total IRF4. As characterized by
      subset-specific cytokine production and expression of
      chemokine receptors and master transcription factors, the
      mutant d421-450 enhanced overall Th/c-cell differentiation
      and in particular Th/c17-cell differentiation. In contrast,
      the mutant d411-450 which in addition lacks the 10 aa located
      upstream of the autoinhibitory domain, lost all examined
      activity during T - cell differentiation. These findings
      confirm that (1) the autoinhibitory domain has an inhibitory
      effect on T-cell differentiation, and (2) the 10 aa upstream
      of the autoinhibitory domain are important for T-cell
      differentiation. This is the first report of the biological
      effect of the autoinhibitory domain on T cell
      differentiation. IRF4 has a modular domain structure, in
      which the DBD is responsible for binding to the promoter,
      while the RD mediates the interaction with other
      transcription factors. Dependent on the respective partner,
      this interaction occurs at different positions within the RD.
      In this regard, aa 411-420 are not only involved in the
      differentiation of the Th/c2, Th/c9 and Th/c17-cell subsets
      (as shown in the first part), but are also important for the
      interaction with the transcription factors PU.1 and NFATc2.
      In the second part of this work, it was therefore analysed in
      detail, how the modification of this region affects the
      capacity to regulate T-cell differentiation. It was found
      that the proline exchange mutant P411-412 mainly inhibited
      Th/c9 and Th/c17 differentiation, while the P411-413 mutant
      totally lost activity in all studied T cell differentiation
      conditions. We hypothesize that the proline substitutions
      help to destroy the formation of an α-helical structure of
      the peptide chain in this region. Thus, in the second part of
      this work it has been successfully demonstrated for the first
      time that the aa 411-412 of IRF4 are essential for Th/c9 and
      Th/c17-cell differentiation.
description: Der hämatopoietische
      Transkriptionsfaktor Interferon regulatorischer Faktor (IRF)
      4 reguliert die Entwicklung und Funktion der T-, B- und
      dendritischen Zellen des Immunsystems. Im T-Zell-Kompartiment
      beeinflusst dieser Faktor die Differenzierungen von
      Vorläuferzellen zu den Th/c2-, Th/c9- und Th/c17-
      Zell-Subtypen, welche neben ihren vielfältigen Aufgaben im
      Immunsystem auch zu schweren Autoimmunerkrankungen wie
      Multipler Sklerose und chronischer Darmentzündung und zu
      Asthma führen können. IRF4 bindet per se schwach an
      Promotoren und für seine Funktion ist die Interaktion mit
      anderen Transkriptionsfaktoren erforderlich. Nach Interaktion
      mit den Partnern wird nämlich die Wirkung seiner
      autoinhibitorischen Domäne in der C-terminalen Region
      aufgehoben, welche sonst die Bindung seiner DBD an den
      Promotor verhindert. Der erste Teil dieser Arbeit beschäftigt
      sich daher mit der Frage, ob die autoinhibitorische Domäne
      die biologische Wirkung von IRF4 auf T-Zelldifferenzierungen
      beeinflußt. Hierfür wurde die Deletionsmutante (d421-450),
      der selektiv die autoinhibitorische Domäne fehlt, kloniert,
      in IRF4 defizienten T-Zellen überexprimiert und ihr Effekt
      auf T-Zelldifferenzierungen mit dem von vollständigem IRF4
      verglichen. Die Mutante d421-450 verstärkte die
      Th/c-Zelldifferenzierung (besonderes die
      Th/c17-Zelldifferenzierung), was durch gesteigerte
      Subtypen-spezifische Zytokinproduktion und Expression der
      Chemokinrezeptoren und Mastertranskriptionsfaktoren
      charakterisiert wurde. Die Mutante d411-450, welcher neben
      der autoinhibitorischen Domäne noch die 10 davor angeordneten
      aa 411-420 fehlen, hat dagegen sämtliche Aktivität verloren.
      Das bestätigt, dass (1) die autoinhibitorische Domäne auf die
      T-Zelldifferenzierungen hemmend wirkt und (2) die 10 aa vor
      der autoinhibitorischen Domäne für die
      T-Zelldifferenzierungen wichtig sind. Das stellt den ersten
      Befund über den biologischen Effekt der autoinhibitorischen
      Domäne von IRF4 auf die T-Zelldifferenzierungen dar. IRF4 hat
      eine modulare Domänenstruktur, wobei die DBD für die Bindung
      an den Promotor zuständig ist, während die RD die
      Wechselwirkung mit anderen Transkriptionsfaktoren vermittelt.
      Diese findet Partner-abhängig an unterschiedlichen Stellen
      innerhalb der RD statt. Dabei sind die aa 411-420 nicht nur
      wichtig für die Differenzierungen der Th/c2-, Th/c9- und
      Th/c17-Zellsubpopulationen (wie im ersten Teil gezeigt),
      sondern auch für die Wechselwirkung mit den
      Transkriptionsfaktoren PU.1 und NFATc2. Im zweiten Teil
      dieser Arbeit wurde daher detailliert untersucht, wie die
      Modifikation dieser Region zum Verlust der Aktivität bei der
      T-Zelldifferenzierung führen kann. Dabei wurde gefunden, dass
      durch die Prolin-Austauschmutante P411-412 bevorzugt die
      Th/c9- und Th/c17- Differenzierungen unterbunden und durch
      P411-413 alle untersuchten T-Zelldifferenzierungen verhindert
      wurden. Wir gehen davon aus, dass die Prolinmutanten dazu
      beitragen, die Bildung einer α-Helixstruktur der Peptidkette
      in diesem Bereich zu zerstören. Im zweiten Teil dieser Arbeit
      konnte damit erstmals erfolgreich gezeigt werden, dass die aa
      411-412 von IRF4 essentiell für die Th/c9- und
      Th/c17-Zelldifferenzierung sind.