TRANSKRIPTIONSMECHANISMEN UND FUNKTIONEN VON NFATC1 IN LYMPHOZYTEN

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/A 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/B and C 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-B1, 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, Gadd45, 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-B, NFATc1/A plays a pivotal role in lymphomagenesis.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/A. NFATc1/A wird unter Kontrolle des P1-Promoters und der proximalen pA1-Polyadenylierungsstelle gebildet. Die Transkription von NFATc1/B und C 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 TPA die Aktivierung von PKC stimuliert, und wir beobachteten eine verstärkte Transkription von NF-B1, Fos und JunB, die an die regulatorischen Region von NFATc1 binden können. Für p53 und seinem Zielgen Gadd45 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-B - NFATc1/A eine entscheidende Rolle bei der Lymphomagenese spielt