Forschungszentrum Karlsruhe - Wissenschaftliche Berichte - FZKA 6793
RelB
in Secondary Lymphoid Organ Development: Differential Regulation by Lymphotoxin
and Tumor Necrosis Factor Signaling Pathways
Abstract
Primary lymphoid organs are the major sites of lymphopoiesis
where lymphocytes proliferate and mature into functional but naive cells.
Secondary lymphoid organs are sites where these lymphocytes encounter antigens
and elicit immune responses. RelB is a member of the Rel/NF-kB family of inducible dimeric transcription factors. RelB is
abundantly expressed in secondary lymphoid organs, such as spleen, lymph nodes
and Peyer’s patches (PP). RelB-deficient mice have improper spleen structure
and lack organizing centers for PPs, defects that can not be restored by the
adoptive transfer of wild-type bone marrow cells. The work presented here
revealed a significant reduction in expression of the homing chemokines B
lymphocyte chemoattractant (BLC) and secondary lymphoid organ chemokine (SLC)
in RelB-deficient spleen, suggesting a role for RelB in proper expression of
chemokines by splenic stromal cells. Moreover, interleukin-7 (IL-7)-induced
expression of lymphotoxin (LT) in intestinal cells - a crucial step in early PP
development - was not impaired in RelB-deficient embryos, suggesting functional
hematopoietic inducers and a defect in LTb receptor (LTbR) expressing stromal responders.
Activation of LTbR signaling in fibroblasts resulted in the specific induction of
p52-RelB heterodimers, while tumor necrosis factor (TNF) induced classical
p50-RelA NF-kB complexes. LTbR-induced RelB nuclear translocation and DNA binding of p52-RelB
heterodimers required the degradation of the inhibitory p52 precursor, p100,
which was dependent on the IkB kinase (IKK) complex subunit IKKa, but not on IKKb or IKKg. In contrast to
LTbR
signaling, TNFR signaling increased p100 and RelB levels both in cytoplasm and
nucleus and RelB was bound to p100 in both compartments. Despite the abundant
presence of RelB in the nucleus, RelB DNA-binding was almost undetectable in
TNF treated fibroblasts. Forced expression of p50 and p52 could not rescue the
lack of DNA binding. In contrast, RelB DNA-binding significantly increased in
cells lacking the C-terminus of p100, but not of p105, strongly suggesting that
it is the specific inhibitory function of the C-terminal domain of p100, rather
than the lack of the heterodimerization partner, which prevents RelB
DNA-binding in TNF-stimulated fibroblasts. Thus, RelB and p52 in stromal cells
could function in the proper development of the spleen by regulating the
expression of chemokines such as BLC. Furthermore, generation of p52-RelB
heterodimers by the LTbR pathway involving p100 degradation,
appears to be a critical step in the formation of PP anlage.
RelB in der Entwicklung sekundärer lymphoider Organe: Differentielle Regulation durch die Lymphotoxin und Tumor-Nekrose-Faktor Signalübertragungswege
Zusammenfassung
Primäre lymphoide Organe sind Orte an denen Lymphozyten zu funktionellen aber
naiven Zellen heranreifen, während in sekundären lymphoiden Organen diese
Lymphozyten auf Antigene treffen und Immunantworten auslösen. RelB ist ein
Mitglied der Rel/NF-kB
Familie induzierbarer dimerer Transkriptionsfaktoren. RelB ist stark exprimiert
in den sekundären lymphoiden Organen Milz, Lymphknoten und Peyersche Plaques
(PP). RelB-defiziente Mäuse haben eine gestörte Milzstruktur und besitzen keine
PP-Anlagen. Reziproke Knochenmarktransferexperimente haben gezeigt, dass RelB
in strahlungsresistenten stromalen Zellen benötigt wird und dass der Transfer
von wildtyp Knochenmark in neugeborene und adulte RelB-defiziente Rezipienten
die obengenannten Defekte nicht korrigieren kann. Die vorliegende Arbeit zeigt
eine deutlich verminderte Expression der Chemokine BLC und SLC in der Milz
RelB-defizienter Mäuse, was eine Rolle von RelB bei der Expression von
sogenannten “Homing-Chemokinen” in stromalen Milzzellen nahelegt. Desweiteren
war die Interleukin-7-induzierte Expression von Lymphotoxin (LT) in embryonalen
Darmzellen, ein wichtiger Schritt während der fühen PP Entwicklung, nicht
abhängig von RelB, was auf funktionelle hämatopoietische “Induktor-Zellen“,
aber defekte LT-b-Rezeptor (LTbR)-exprimierende Stromazellen in
RelB-defizienten Mäusen schließen läßt. Die Aktivierung des LTbR in Fibroblasten induzierte DNA-bindende
p52-RelB Heterodimere, während der Tumor-Nekrose-Faktor (TNF) “klassische”
p50-RelA NF-kB Komplexe aktivierte. Die
LTbR-induzierte Translokation von RelB
in den Zellkern und die DNA-Bindung von p52-RelB Heterodimeren setzte die
C-terminale Prozessierung des inhibitorischen p52-Vorläufermoleküls p100
voraus, ein Prozess, der von der IkB
Kinase (IKK) a, nicht aber von IKKb oder IKKg,
vermittelt wurde. Im Gegensatz zum LTbR,
erhöhte die Aktivierung des TNF-Rezeptors die p100 und RelB Proteinmenge wobei
RelB an p100 gebunden war. Trotz der deutlichen nukleären RelB Expression wurde
keine signifikante DNA-Bindung von RelB in TNF stimulierten Fibroblasten
beobachtet. Auch die Überexpression der NF-kB
Untereinheiten p50 und p52 führte nicht zur Aktivierung von RelB nach TNF
Behandlung. Die DNA-Bindung von RelB war in Zellen, denen lediglich p100 fehlt,
allerdings deutlich erhöht. Diese Ergebnisse legen nahe, dass nicht die
Abwesenheit des Heterodimerisierungspartners p52, sondern die erhöhte
Produktion des inhibitorischen p100 Vorläufermoleküls die DNA-Bindung von RelB
nach TNF-Induktion spezifisch blockiert. Die Aktivierung von p52-RelB
Heterodimeren in stromalen Zellen über den LTbR
könnte die Entwicklung und Kompartimentalisierung der Milz durch die Regulation
der Expression von Chemokinen wie z.B. BLC regulieren. Darüberhinaus scheint
die Induktion von p52-RelB Heterodimeren über die LTbR-induzierte Degradation
von p100 ein wichtiger Schritt für die Ausbildung von PP-Anlagen während der
Embryonalentwicklung zu sein.