Processing of CD74 by the intramembrane protease SPPL2a in B cells : Impact on endosomal trafficking and signaling

Hüttl, Susann

The intramembrane protease SPPL2a mediates the processing of transmembrane proteins in type II orientation. As the first in vivo validated substrate of this protease CD74 (invariant chain) was revealed. It functions as chaperone in MHCII-mediated antigen presentation. In the late endosomal membrane, different proteases sequentially process CD74. SPPL2a mediates the turnover of the final membrane-bound N-terminal fragment (NTF) of CD74. Absence of this protease in mice causes an accumulation of CD74 NTF accompanied by a high abundance of intracellular vesicles which is associated with a B cell maturation arrest at the transitional 1 stage and major impairments in the endocytic system. However, the detailed mechanisms underlying these disturbances were unknown. In this study, a detailed analysis of B cells from SPPL2a-/- mice revealed major defects in endocytic trafficking. SPPL2a-deficient B cells show a delayed degradation of the fluid-phase cargo ovalbumin as well as a retention of endocytosed transferrin in intracellular vesicles as compared to wild type cells. Moreover, CD74 NTF accumulation causes enhanced MHCII levels at the cell surface and in intracellular vesicles. To clarify how the accumulated CD74 NTF leads to the B cell maturation block, the impact of SPPL2a-deficiency on signaling pathways which are essential for B cell survival and differentiation were analyzed. It could be demonstrated that tonic and B cell antigen receptor (BCR)-induced signaling via the PI3K/Akt pathway is severely compromised in SPPL2a-deficient B cells. These cells show an altered BCR trafficking leading to a reduction of surface localized IgM and a reduced signal transmission via the BCR and the tyrosine kinase Syk. Decreased IgM surface expression and the diminished activation of Syk in SPPL2a-/- B cells are interconnected processes...

Die Intramembranprotease SPPL2a prozessiert Transmembranproteine in Typ II Orientierung. Das erste in vivo validierte Substrat dieser Protease ist das Molekül CD74, welches als Chaperon bei der MHCII-vermittelten Antigenpräsentation agiert. CD74 wird in späten Endosomen sequenziell prozessiert, wobei SPPL2a den Abbau des membran-ständigen N-terminalen Fragments (NTF) von CD74 reguliert. In Mäusen induziert die Defizienz dieser Protease die Akkumulation des CD74 NTFs sowie die Anreicherung von intrazellulären Vesikeln in B-Zellen. Dies führt zu einer Störung der B-Zellmaturierung im „Transitional 1 Stadium“ in der Milz und einer Beeinträchtigung des endocytischen Systems. Der genaue molekulare Mechanismus ist jedoch unklar. In dieser Arbeit wurden die Defekte des endosomalen Systems auf Grund der CD74 NTF Akkumulation in B-Zellen aus SPPL2a-/- Mäusen näher charakterisiert. Es konnte gezeigt werden, dass SPPL2a-defiziente B-Zellen im Vergleich zu Wildtyp-Zellen eine verlangsamte Degradierung des Fluid-Phase Cargo Ovalbumin sowie eine Retention von internalisiertem Transferrin in intrazellulären Vesikeln aufweisen. Des Weiteren zeigen SPPL2a-/- B-Zellen erhöhte MHCII Proteinmengen an der Zelloberfläche und in intrazellulären Kompartimenten. Um den Mechanismus des B-Zellreifungsdefekts zu untersuchen, wurde die Auswirkung der SPPL2a-Defizienz auf Signalwege untersucht, welche besonders für das Überleben und Reifen von B-Zellen verantwortlich sind. Hierbei wurde eine stark verminderte tonische und B cell antigen receptor (BCR)-induzierte Aktivierung des PI3K/Akt-Weges in SPPL2a-/- B-Zellen festgestellt. Weiterhin zeigen diese Zellen im Vergleich zu Wildtyp-Kontrollen einen veränderten Transport des BCR und damit einhergehend eine Reduktion von IgM an der Zelloberfläche. Als Folge ist die Signalübertragung über den BCR und die ...

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Hüttl, Susann: Processing of CD74 by the intramembrane protease SPPL2a in B cells : Impact on endosomal trafficking and signaling. 2015.

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