The involvement of small GTPases in LPS induced type I interferons downstream of Tolllike receptor 4

Hovedformålet til dette prosjektet er å avdekke nye molekylære og cellulære mekanismer som immunforsvaret bruker til å bekjempe Gram-negative infeksjoner. Toll-lignende reseptorer er en del av førstelinjeforsvaret som oppdager hjelper resten av immunsystemet med å eliminere infeksjoner forårsaket av mikrober. En av disse er Toll-lignede reseptor 4 (TLR4), TLR4 gjenkjenner lipopolysakkarid (LPS) som er en hoveddel av celleveggen hos Gram-negative bakterier. I noen tilfelle kan Gram-negative bakterier komme inn i blodsystemet og forårsake en systemisk inflammasjon som er livstruende og kalles septisk sjokk. Vi ønsker spesielt å se på faktorer som regulerer produksjonen av type I interferon nedstrøms for TLR4. Dette er viktig å undersøke fordi at Gram-negative bakterier i noen tilfeller kan gi en kraftig type I interferon (IFN-ß) signatur som igjen kan føre til økt immunsuppresjon og fare for sepsis. Ved binding til LPS, kan TLR4 trigge to signalspor og gjør dette ved å rekruttere alternative par av signalmolekyl. Det første som skjer er at er at Mal og MyD88 rekrutteres ved celleoverflata og initierer produksjon av pro-inflammatoriske cytokiner. Det det andre er avhengig av fagocytose (cellulært opptak av bakterier), og skjer fra vakuoler kalt fagosom (vakuoler som inneholder bakterier), der TLR4 bruker signalmolekylene TRAM og TRIF for å starte produksjon av type I interferon som IFN-ß. I dette prosjektet har vi undersøkt hvordan produksjonen type I interferon reguleres fra E. coli fagosomet og hvilke faktorer som deltar i denne prosessen. Vi har tidligere vist at GTPasen Rab11a regulerer dette signalsporet ved å styre rekruteringen av TLR4 til fagosomet. Vi har nå funnet at Rab11a gjør dette ved å binde effektormolekylet Rab11-FIP2, som igjen kan binde aktin-motorproteinet Myosin5B og koordinerer intracellulær transport langs aktin filamenter. Celler uten Rab11-FIP2 kan verken ta opp Gram-negative bakterier (som E. coli) eller produsere IFN- som er cellens normale svar ved opptak (eller fagocytose). Vi har gjennom studiet av Rab11-FIP2 vist at det er en sammenheng mellom fagocytose av E. coli og cellens produksjon av IFN-. Vi har videre vist at når vi fjerner cellens uttrykk av signalmolekylet TRAM, får vi også redusert fagocytose av E. coli og bortfall av IFN- produksjon. Denne cellulære responsen ser ut til å gjelde Gram-negative bakterier, ettersom fagocytose av Gram-positive bakterier som S. auresus er normalt i makrofager som mangler TRAM, og at TRAM ikke blir rekruttert til S. auresus fagosomet. I avslutningen av denne prosjektperioden har vi funnet at Rab11-FIP2 og TRAM danner ett kompleks som regulerer fagocytosen gjennom å aktivere RhoGTPasene Rac1 og cdc42, som igjen koordinerer aktin-dynamikken som driver fagocytose av bakterier i makrofager. I dette prosjektet har vi påvist at Rab11-FIP2 binder til signal molekylet for IFN-beta produksjon, TRAM. Vi har lokalisert ett motiv i TRAM som er viktig for bindingen til FIP2 og som potensielt kan fungere som et mål for syntetiske terapeutiske peptider.