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Function of natural splice variants of the transcription factor FOXP3 in regulatory CD4+ T cells
Die Kontrolle der Immunantwort durch CD4+CD25+ regulatorische T-Zellen (Treg)
wird durch die Expression des Transkriptionsfaktors FOXP3 in diesen Zellen
sichergestellt. Neben der 11 Exon langen, vollständigen FOXP3 Isoform können
in humanen Treg Zellen Exon 2 und Exon 7 alternativ zu den Isoformen FOXP3Δ2
und FOXP3Δ2Δ7 gespleißt werden. Die genaue Analyse der Funktion dieser
natürlichen Spleißvarianten zeigte, dass weder Exon 2 noch ein von Exon 7
gebildeter leucine zipper Einfluss auf die Dimerisierung des
Transkriptionsfaktors hat, so dass jede FOXP3 Isoform Dimere mit jeder anderen
Isoform bilden kann. Darüber hinaus ist auch die durch FOXP3 vermittelte
Repression der transkriptionellen Aktivität von NFAT (nuclear factor of
activated T-cells) und NF-κB (nuclear factor κB) Isoform-unabhängig, ebenso
wie die Bindung des Kofaktors AML-1 (acute myeloid leukaemia-1). Besonders
wichtig erscheint Exon 7 für die Induktion des Treg-spezifischen Phänotyps und
der Übertragung der suppressiven Kapazität durch FOXP3. Die retrovirale
Transduktion mit FOXP3Δ2Δ7 führte im Gegensatz zu den anderen Isoformen in
humanen CD4+CD25- T-Zellen nicht zur verstärkten Expression von CD25. In
Mauszellen, die mit FOXP3Δ2Δ7 retroviral transduziert wurden, fehlte zudem die
Induktion von CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte associated antigen-4) und die
Fähigkeit zur Suppression, während die anderen Isoformen beides vermittelten.
Darüber hinaus ist eine Überexpression von FOXP3Δ2Δ7 in der Lage, die
Induktion von CD25 durch jede der beiden anderen Isoformen zu inhibieren. Im
Gegenzug konnten auch wichtige Isoform-spezifische Funktionen in Abhängigkeit
von der Abwesenheit des Exons 2 beobachtet werden. Die Bindung von c-Jun und
infolgedessen die Repression der AP-1 (activator protein-1) vermittelten
Transkription findet nur bei FOXP3Δ2 und FOXP3Δ2Δ7 statt. Durch das
alternative Spleißen von Exon 2 sind diese Isoformen außerdem in der Lage
einen Komplex mit Zinkfinger 307 zu bilden und über ein in Exon 1 gelegenes
PSAP-Motiv mit TSG101 (tumor susceptibility gene 101) zu assoziieren. Die
differentiellen Funktionen der FOXP3 Spleißvarianten können eine genau
abgestimmte Reaktion in humanen Treg Zellen ermöglichen. Die Erkenntnisse
darüber könnten in Zukunft dazu beitragen durch gezielte Modulation der
Isoform-spezifischen FOXP3 vermittelten Funktionen das Ausmaß von
Immunreaktionen zu regulieren.The control of immune responses through CD4+CD25+ regulatory T cells (Treg) is
assured by their expression of the transcription factor FOXP3. Human Treg
cells perform alternative splicing of exon 2 and exon 7 to generate the
isoforms FOXP3Δ2 and FOXP3Δ2Δ7 among the complete, 11 Exon containing FOXP3.
The functional analysis of these natural splice variants revealed, that
neither exon 2 nor a leucine zipper, composed by exon 7, influence the
transcription factor’s dimerisation, so that any FOXP3 isoform can build
dimers with any other isoform. Furthermore, the repression of transcriptional
activity of NFAT (nuclear factor of activated T cells) and NF-κB (nuclear
factor κB) by FOXP3 is isoform-independent, likewise the binding of the
cofactor AML-1 (acute myeloid leukaemia-1). Particularly exon 7 seems to have
an important role in the induction of the Treg-specific phenotype and the
transfer of suppressive capacity by FOXP3. Contrary to the other isoforms,
retroviral transduction of human CD4+CD25- T cells with FOXP3Δ2Δ7 does not
increase the expression of CD25. Murine cells, retrovirally transduced with
FOXP3Δ2Δ7, failed to induce CD25 and CTLA-4 (cytotoxic T lymphocyte associated
antigen-4) expression and could not suppress lymphoproliferation, whereas the
other isoforms did. Furthermore, overexpression of FOXP3Δ2Δ7 inhibits the
induction of CD25 by other FOXP3 splice variants. In return, important
isoform-specific functions could be observed for FOXP3 proteins, which lack
exon 2. The binding of c-Jun and hence the repression of AP-1 (activator
protein-1) mediated transcription is observed with FOXP3Δ2 and FOXP3Δ2Δ7 only.
Additionally, the loss of exon 2 enables the formation of complexes with zinc
finger protein 307 and association with TSG101 (tumor susceptibility gene 101)
by a PSAP motif in FOXP3 exon 1. These differential functions of FOXP3
isoforms provide the opportunity for Treg cells to properly adjust their
reactions. Knowledge about these mechanisms could contribute to intended
regulation of immune reactions by modulation of isoform-specific FOXP3
mediated functions in the future
Diabetes and thrombosis: a central role for vascular oxidative stress
Diabetes mellitus is the fifth most common cause of death worldwide. Due to its chronic nature, diabetes is a debilitating disease for the patient and a relevant cost for the national health system. Type 2 diabetes mellitus is the most common form of diabetes mellitus (90% of cases) and is characteristically multifactorial, with both genetic and environmental causes. Diabetes patients display a significant increase in the risk of developing cardiovascular disease compared to the rest of the population. This is associated with increased blood clotting, which results in circulatory complications and vascular damage. Platelets are circulating cells within the vascular system that contribute to hemostasis. Their increased tendency to activate and form thrombi has been observed in diabetes mellitus patients (i.e., platelet hyperactivity). The oxidative damage of platelets and the function of pro-oxidant enzymes such as the NADPH oxidases appear central to diabetes-dependent platelet hyperactivity. In addition to platelet hyperactivity, endothelial cell damage and alterations of the coagulation response also participate in the vascular damage associated with diabetes. Here, we present an updated interpretation of the molecular mechanisms underlying vascular damage in diabetes, including current therapeutic options for its control