Aufklärung des Tio-NF-kappaB Signalosoms in humanen T-Zellen

NF-kappaB Transkriptionsfaktoren sind pleiotrope Regulatoren lymphoider Proliferation. Ihre Deregulation ist mit malignen, lymphoproliferativen Erkrankungen assoziiert. Zahlreiche Hinweise sprechen für eine onkogene Aktivität von NF-kappaB in Tumoren der B-Zell-Reihe, wogegen im Hinblick auf T-lymphoide Tumore nur wenig bekannt ist. Herpesvirus ateles ist ein T-lymphotropes gamma-Herpesvirus, das T-Zell-Leukämien und Lymphome in Neuwelt-Primaten induziert. Sein onkogener Phänotyp wird dem Onkoprotein Tio zugeschrieben, welches membrangebunden vorliegt und einen konstitutiv-aktiven, liganden-unabhängigen Rezeptor imitiert. Die Infektion mit Tio-exprimierenden Herpesviren transformiert humane T-Zellen zu permanentem Wachstum in vitro. Die resultierenden T-Zell-Linien dienen als Modellsysteme zur Aufklärung onkogener, T-zellulärer Signalwege. Diese Arbeit beschreibt Tio als Aktivator des kanonischen und nicht-kanonischen NF-kappaBSignalwegs. Die Induktion des kanonischen NF-kappaB Signalwegs basiert auf der Rekrutierung der Ubiquitin-Ligase TRAF6 an den N-Terminus von Tio. Die Signaltransmission über den IKK-Komplex erfordert eine Ubiquitin-vermittelte Aktivierung von NEMO und die Kinase-Aktivität von IKK. Auf diesem Weg induziert Tio die zellulären Proto-Onkogene cIAP2, IL-8, p100 und RelB. Die Inhibition des konstitutiven, kanonischen Signals in Virus-transformierten humanen T-Zellen führt entsprechend zu einer Herunterregulation der cIAP2-, p100- und RelB-Expression und bemerkenswerterweise auch zum Zelltod. Folglich ist die Tio-vermittelte, kanonische NF-kappaB Aktivität für die Aufrechterhaltung des transformierten Phänotyps notwendig, also für das Überleben und die Proliferation der Zellen. Die Aktivierung des nicht-kanonischen NF-kappaB Signalwegs durch Tio ist unabhängig von TRAF6, NEMO und IKK. Typischerweise induziert Tio die Prozessierung des p100 Vorläuferproteins zu p52, sowie die nukleäre Translokation und DNA-Bindungsaktivität von p52 und RelB. Diese Effekte gehen mit einer Stabilisierung des zentralen, nicht-kanonischen Regulators NIK einher. Des Weiteren komplexiert Tio die essentiellen Modulatoren der NIK-Stabilität, TRAF3 und TRAF2. Dadurch wird NIK wahrscheinlich von diesen Modulatoren getrennt und stabilisiert. Zusätzlich führt Tio zu einer Reduktion des TRAF3-Proteingehalts, was die NIK-Stabilisierung weiter verstärken könnte. Die Induktion der nicht-kanonischen NF-kappaB-Aktivität durch Tio konnte auf ein C-terminales, Prolin-verankertes, sieben Aminosäuren langes Motiv eingegrenzt werden. Die Integrität dieses Motives ist verzichtbar für die kanonische NF-kappaB-Aktivität, aber unabdingbar für die p100-Prozessierung und den TRAF3-Abbau. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass Tio die beiden NF-kappaB-Signalwege unabhängig voneinander durch unterschiedliche, räumlich separierbare Mechanismen auslöst. Damit stellt sich Tio als Instrument zur Aufklärung onkogener NF-kappaB-Signalwege in humanen T-Zellen dar. Die Identifikation Signalweg-spezifischer Zielgene kann neue therapeutische Ansätze für maligne T-lymphoide Erkrankungen eröffnen, die mit abnormer NF-kappaB-Aktivierung einhergehen.NF-kappaB transcription factors are pleiotropic regulators of lymphoid proliferation. Deregulation of NF-kappaB signaling is associated with malignant lymphoproliferative diseases. Whereas ample evidence has accumulated for oncogenic NF-kappaB signaling in tumors of the B cell lineage, only little is known about its role in T-lymphoid malignancies. Herpesvirus ateles is a T-lymphotropic gamma-herpesvirus that induces fulminant T-cell leukemias and lymphomas in New World primates. Its oncogenic phenotype is mediated by the oncoprotein Tio, which is membrane-anchored and mimics a constitutively active, ligand-independent receptor interfering with host-cellular signaling. Infection of human T cells with Tio-expressing herpesviruses induces in vitro growth transformation and leads to the outgrowth of stable cell lines. These T-cell lines can serve as a model system to better understand T-cellular signaling pathways involved in oncogenesis. This work discloses Tio as a potent activator of canonical and non-canonical NF-kappaB signaling. Induction of the canonical NF-kappaB route premises recruitment of the ubiquitin ligase TRAF6 to the N-terminus of Tio. Signal transmission via the IKK complex proceeds through ubiquitin-mediated activation of NEMO and IKK activity. Tio-induced canonical NF-kappaB activity targets the cellular proto-oncogenes cIAP2, IL-8, p100 and RelB. Notably, the inhibition of constitutive canonical signaling in virus-transformed human T-cell lines leads to downregulation of cIAP2, p100 and RelB expression and results in cell death. Thus, Tio-induced canonical NF-kappaB activity is required for the maintenance of a transformed phenotype, i.e. sustained survival and proliferation. Activation of the non-canonical NF-kappaB route is induced independently of TRAF6, NEMO and IKK. Tio triggers processing of the p100 precursor to p52 and leads to subsequent nuclear translocation and DNA binding activity of p52 together with its dimeric partner RelB. These effects are accompanied by stabilization of the central non-canonical regulator NIK. Moreover, the essential modulators of NIK destabilization, TRAF3 and TRAF2, are complexed with Tio and thereby likely sequestered from NIK to foster its stabilization. In addition, Tio causes a decrease of TRAF3 protein levels. This depletion of cellular TRAF3 pools may further augment stabilization of NIK. The induction of non-canonical NF-kappaB activity by Tio was mapped to a C-terminal proline-anchored seven-amino-acid motif. The integrity of this motif is dispensable for canonical NF-kappaB activity, but is required for induction of p100 processing as well as TRAF3 decay. Taken together, Tio triggers each NF-kappaB pathway by a distinct, spatially separable mechanism without any apparent signs of cross-talk. Therewith, Tio provides a tool to dissect oncogenic NF-kappaB signaling pathways in human T cells. Identification of pathway-specific target genes might allow to define novel therapeutic approaches to malignant T-lymphoid diseases associated with aberrant NF-kappaB activation