Die Entstehung des humanen löslichen Interleukin-6 Rezeptors

Riethmüller, Steffen

Die limitierte Proteolyse des Interleukin-6-Rezeptors (IL-6R) führt zur Freisetzung der IL-6R-Ektodomäne. Der so entstandene lösliche IL-6R (sIL-6R) kann mit Interleukin-6 (IL-6) einen agonistischen Komplex bilden, der Glykoprotein130 (gp130) exprimierende Zellen aktiviert, auch wenn diese Zellen keinen membranständigen IL-6R exprimieren. Dieser Signalweg wird als trans-signaling bezeichnet und ist hauptsächlich für die pro-inflammatorischen Prozesse von IL-6 verantwortlich. Die Metalloproteasen A disintegrin and metalloproteinase (ADAM) ADAM10 und ADAM17 sind die Hauptsheddasen des IL-6R. Obwohl der sIL-6R ein attraktives therapeutisches Ziel ist, ist seine Entstehung im Menschen bis heute größtenteils ungeklärt. In dieser Arbeit konnte zunächst bestätigt werden, dass der Großteil des sIL-6R im humanen Serum nicht durch alternatives Spleißen der IL6R mRNA entsteht. Mit Hilfe von Flüssigkeitschromatographie und Massenspektrometrie konnte ein C-terminales Peptid des humanen sIL-6R aus humanem Serum identifiziert werden, das durch proteolytische Spaltung des membrangebundenen IL-6R zwischen P355 und V356 entstanden ist. Des Weiteren zeigten in vitro Untersuchungen, dass ADAM17 diese Schnittstelle (P355/V356) und nicht die früher beschriebene zwischen Q357 und D358 nutzt. N- und O-Glykosylierung hatte keinen Einfluss auf Zelloberflächenexpression und Signal-transduktion des IL-6R. Das identifizierte N- und O-Glykanpaar in unmittelbarer Nähe der ADAM17-Schnittstelle scheint nur einen geringeren Einfluss auf die ADAM17-vermittelte Proteolyse des IL-6R zu haben. Überraschenderweise wurde die N-Glykosylierung an Position N55 in der Domäne D1 des IL-6R als eine ADAM17-Exosite identifiziert, die die Proteolyse des IL-6R reguliert. Ein IL-6R, dem alle N-Glykosylierungsstellen mittels Punktmutationen entfernt wurden, kann nicht mehr von ADAM17 prozessiert werden, was eine wichtige Rolle der Glykosylierung in der Regulation der sIL-6R-Entstehung unterstreicht.

Limited proteolysis of the Interleukin-6-Receptor (IL-6R) leads to the release of the IL-6R-ectodomain. Together with Interleukin-6 (IL-6) the resulting soluble IL-6R (sIL-6R) forms an agonistic complex, which activates glycoprotein 130 (gp130) expressing cells, even if these cells show no IL-6R expression. This signal pathway is called trans-signaling and is mainly associated with pro-inflammatory activities of IL-6. The metalloproteases A disintegrin and metalloproteinase (ADAM) ADAM10 and ADAM17 are the major sheddases of the IL-6R. Although the sIL-6R represents an attractive pharmaceutical target, its generation is mainly unknown. In this study it could be confirmed, that the majority of the sIL-6R in human serum is not generated by alternative splicing of the IL6R mRNA. With the help of liquid chromatography and mass spectrometry a c-terminal peptide of the sIL-6R could be identified in human serum, which was generated by proteolytic cleavage of membrane-bound IL-6R between P355 and V356. Furthermore it could be shown in vitro that ADAM17 cleaves between P355 and V356 and does not use the formerly published cleavage site between Q357 and D358. N- and O-glycosylation showed no influence on cell surface expression and signal transduction of the IL-6R. The identified N- and O-glycan-pair in close proximity to the ADAM17 cleavage site seems to have only a minor influence on ADAM17 mediated proteolysis. Surprisingly, an N-glycosylation at position N55 in the domain D1 was identified as an ADAM17-exosite, which regulates proteolysis of the IL-6R. ADAM17-mediated proteolysis of an IL-6R, in which all N-glycosylation sites were removed is impaired, which underlines an important role of glycosylation in regulating the generation of the sIL-6R.

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Riethmüller, Steffen: Die Entstehung des humanen löslichen Interleukin-6 Rezeptors.

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