Ταυτοποίηση μεταγραφικών παραγόντων που ρυθμίζουν την έκφραση κυτταροκινών σε αναπτυσσόμενα Τ κύτταρα

Abstract

The activation and differentiation of naive T helper (Th) cells into distinct functional subpopulations is crucial for the effective defence and immune-regulation of the organism. These subpopulations are considered different cell lineages and are defined by the expression of specific cytokines and transcription factors. When naïve Th cells are activated, through their TCR receptor, they are differentiated into dividing pre-Th0 proliferating precursors, before their differentiation to one of the Th effector subpopulations. The first cytokine that is produced during this process is IL-2, which is responsible for the proliferation and clonal expansion of T lymphocytes.The purpose of this thesis is to study the regulation of IL-2 expression in naive Th cells, through the binding of transcription factors onto the promoter of the IL-2 gene. In particular, we will examine the role of the transcription factor Ets-2 in the regulation of IL-2 expression in naive Th cells, in contrast with the well-studied transcription factors NFAT and Foxp3, which have the same binding site on the promoter of the IL- 2 gene, and also the correlation of Ets-2 with the pathogenesis of the autoimmune disease, Multiple Sclerosis.We have shown a different expression pattern of Ets-2 between Th cells with different levels of activation and human lymphoid organs and with the factors NFAT and Foxp3. In naïve Th cells of healthy donors, mRNA and protein expression levels and binding ability to the ARRE-2 element of the IL-2 gene promoter, are reduced after the activation of the cells, followed by an increase in the IL-2 expression. The binding ability of Ets-2 to the ARRE-2 element of the IL-2 gene promoter is stronger in naïve Th cells compared to activated naïve and memory Th cells.On the other hand, in cells obtained from patients with Multiple Sclerosis, the expression levels of Ets-2 were low both in naïve and memory Th cells. In contrast, these cells show an increased expression of IL-2 compared to those from healthy donors. It was also shown that Ets-2 doesn’t bind onto the ARRE-2 element of the IL- 2 gene promoter in patients’ cells. This silencing activity disappears in activated or memory Th cells. At the same time expression of Foxp3 is reduced in T regulatory cells of patients compared to those of healthy donors.Therefore we suggest that Ets-2 expression and protein binding to the ARRE-2 element of the IL-2 promoter are part of a strictly regulated process that results in a physiological transition of naive Th cells to Th0 cells upon antigenic stimulation. Low- level synthesis and dysfunction of Ets-2 and FoxP3 in Th cells of MS patients are probably responsible for the increase in pathological Th cell clones.

Η ενεργοποίηση και διαφοροποίηση των παρθενικών Τ βοηθητικών (Th) λεμφοκυττάρων σε διακριτούς λειτουργικούς υποπληθυσμούς είναι κρίσιμη για τη σωστή άμυνα και ανοσορύθμιση του οργανισμού. Οι υποπληθυσμοί αυτοί θεωρούνται ως διαφορετικές γενιές κυττάρων και καθορίζονται από την έκφραση συγκεκριμένων κυτταροκινών και μεταγραφικών παραγόντων. Όταν τα παρθενικά Th κύτταρα λάβουν το ερέθισμα για να ενεργοποιηθούν, μέσω του TCR υποδοχέα τους, διαφοροποιούνται σε διαιρούμενα Th0 προγονικά κύτταρα, πριν από τη περαιτέρω διαφοροποίηση τους σε κάποιον από τους υποπληθυσμούς Th κυττάρων τελεστών. Η πρώτη κυτταροκίνη που παράγεται κατά τη διαδικασία αυτή είναι η IL-2, η οποία είναι υπεύθυνη για τον πολλαπλασιασμό και τη κλωνική επέκταση των T κυττάρων.Σκοπός της διατριβής αυτής είναι η μελέτη της ρύθμισης της έκφρασης της IL- 2 στα Th λεμφοκύτταρα, μέσω της πρόσδεσης μεταγραφικών παραγόντων στον υποκινητή του γονιδίου της. Πιο συγκεκριμένα θα διερευνηθεί ο ρόλος του μεταγραφικού παράγοντα Ets-2 στη ρύθμιση της έκφρασης της IL-2 σε Th λεμφοκύτταρα, σε αντιπαραβολή με τους γνωστούς μεταγραφικούς παράγοντες NFAT και Foxp3, οι οποίοι έχουν την ίδια βάση πρόσδεσης στον υποκινητή της IL-2, καθώς και η συσχέτιση του με τη παθογένεση του αυτοάνοσου νοσήματος σκλήρυνση κατά πλάκας.Δείξαμε ότι ο Ets-2 παρουσιάζει διαφορετικό μοτίβο έκφρασης τόσο ανάμεσα στα διαφορετικά επίπεδα ενεργοποίησης στους Th υποπληθυσμούς και στα ανθρώπινα λεμφοειδή όργανα, όσο και με τους NFAT και Foxp3. Στα παρθενικά Th κύτταρα υγιών δοτών, τα επίπεδα έκφρασης του mRNA και της πρωτεΐνης Ets-2 καθώς και η ικανότητα πρόσδεσης στο ARRE-2 στοιχείο μειώνονται μετά την διέγερση των κυττάρων, ακολουθούμενα από αντίστροφη έκφραση της IL-2. Η ικανότητα πρόσδεσης του Ets-2 στην ARRE-2 αλληλουχία του υποκινητή της IL-2 είναι πιο ισχυρή στα παρθενικά Th κύτταρα συγκρινόμενη με τα ενεργοποιημένα ή μνημονικά Th κύτταρα.Αντίθετα στους ασθενείς με σκλήρυνση κατά πλάκας τα επίπεδα έκφρασης του Ets-2 ήταν χαμηλά και στα παρθενικά και στα μνημονικά Τ βοηθητικά κύτταρα αλλά φαίνεται ότι αυξάνεται στα Τ ρυθμιστικά. Από την άλλη τα κύτταρα αυτά, παρουσίαζουν σημαντικά αυξημένη έκφραση IL-2 σε σχέση με τα αντίστοιχα υγιών δοτών. Δείχθηκε επίσης ότι ο Ets-2 δεν προσδένεται στην ARRE-2 αλληλουχία του υποκινητή του γονιδίου της IL-2 στα κύτταρα των ασθενών. Παράλληλα, ο μεταγραφικός παράγοντας Foxp3 εμφανίζεται μειωμένος στα Τ ρυθμιστικά κύτταρα των ασθενών σε σχέση με αυτά των υγιών δοτών.Επομένως προτείνουμε ότι η έκφραση του Ets-2 και η πρόσδεση του στο ARRE-2 στοιχείο του υποκινητή του γονιδίου της IL-2 αποτελεί μέρος μιας αυστηρά ρυθμιζόμενης διαδικασίας που έχει σαν τελικό αποτέλεσμα την μετάβαση των παρθενικών Th λεμφοκυττάρων σε Th0 κύτταρα μετά από αντιγονική διέγερσή τους. Η χαμηλή έκφραση και δυσλειτουργία των μεταγραφικών παραγόντων Ets-2 και FoxP3, στα Th κύτταρα ασθενών με MS, ίσως είναι η κύρια αιτία για την αύξηση των παθολογικών Th κλώνων στους ασθενείς αυτούς.