Universität zu Köln

Receptor-Interacting Protein Kinase 1 (RIPK1) ist ein Schlüsselprotein in Signalwegen der angeborenen Immunantwort, die in Folge von Aktivierung verschiedener Rezeptoren wie Tumor necrosis factor receptor 1 (TNFR1) und Toll-like receptors (TLRs) ablaufen. In diesen Signalwegen fördert RIPK1 die Lebensfähigkeit von Zellen sowie Gewebshomöostase unabhängig von seiner Kinaseaktivität, wobei seine katalytische Aktivität Zelltod vermittelt. Von Bedeutung ist, dass sich die Kinaseaktivität von RIPK1 als Treiber von Zelltod und Entzündung in Mausmodellen herausgestellt hat und mit der Pathogenese von humanen entzündlichen und degenerativen Erkrankungen in Verbindung gebracht wird. RIPK1 autophosphoryliert an mehreren Aminosäureresten, zu denen Serin (S) 14/15, S161, S166 und Threonin (T)169 gehört und zur Zeit nimmt man an, dass Autophosphorylierung die hauptsächliche Funktion der Kinaseaktivität von RIPK1 ist. Obwohl Autophosphorylierung an Stelle 166 routinemäßig als Biomarker für RIPK1 Aktivierung eingesetzt wird, wurden die funktionelle Bedeutung und physiologische Relevanz dieser Position bisher nicht untersucht. Ziel dieser Arbeit war, die Rolle der RIPK1-Autophosphorylierung an S166 für die RIPK1- vermittelte Signalübertragung zu untersuchen. Zu diesem Zweck wurden Mäuse generiert, die RIPK1 mit nicht-phosphorylierbarer Serin zu Alanin Mutation an Position 166 vom endogenen Ripk1-Locus exprimieren (Ripk1S166A/S166A-Mäuse). Wir konnten zeigen, dass die RIPK1S166A-Mutation die Kinaseaktivitäts-unabhängige Funktion von RIPK1 nicht beeinträchtigt, um pro-entzündliche und überlebensfördernde Signale stromabwärts von TNFR1, TLR 3 und 4 zu induzieren. Andererseits beobachten wir eine teilweise Inhibierung der TNFR1-induzierten, RIPK1-Kinaseaktivitäts-abhängigen Apoptose und Nekroptose sowie der TLR 3- und 4-induzierte Nekroptose in Ripk1S166A/S166A-Zellen, was zeigt, dass die RIPK1- Autophosphorylierung an Position S166 die von der katalytischen Aktivität abhängige Funktion von RIPK1, Zelltod zu induzieren, steuert. Bemerkenswerterweise schützte die RIPK1S166AMutation Mäuse vollständig vor RIPK1 Kinaseaktivitäts-abhängigen entzündlichen Pathologien in Dickdarm, Leber und Haut und verringerte die Letalität in einem Modell systemischer Entzündung, was zeigt, dass in vivo die RIPK1-Autophosphorylierung an S166 essentiell ist, Zelltod und Entzündung zu fördern. In Bezug auf den zugrundeliegenden Mechanismus, beobachteten wir eine Inhibierung der Bildung von Zelltod-induzierenden Komplexen stromabwärts von TNFR1 sowie TLR 3 und 4 durch die RIPK1S166A-Mutation, was zeigt, dass die Autophosphorylierung an S166 die Einfügung von RIPK1 in zytotoxische Komplexe ermöglicht. Darüber hinaus legen unsere Ergebnisse nahe, dass die RIPK1- Autophosphorylierung an S166 als Treiber der Kinaseaktivität wirkt und die Autophosphorylierung an anderen Stellen erleichtert. Zusammengenommen zeigen die in dieser Arbeit präsentierten Daten, dass die Autophosphorylierung an S166 die RIPK1- Kinaseaktivität lizenziert die nachgeschaltete Signalübertragung zu induzieren und den Zelltod zu fördern. Daher rechtfertigen unsere Ergebnisse die Verwendung der S166- Phosphorylierung als Marker für die Aktivierung von RIPK1, was die Gliederung menschlicher Patienten unterstützen kann, die von einer Behandlung mit RIPK1-Kinase-Inhibitoren profitieren können.

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