Microtubule associated protein-4(MAP4) balances T cell activation through the regulation of positive and negative signals
Author
Bustos Morán, EugenioAdvisor
Sánchez Madrid, FranciscoEntity
UAM. Departamento de Bioquímica; Centro Nacional de Investigaciones Cardiovasculares Carlos III (CNIC)Date
2017-07-13Subjects
Sistema inmunológico - Tesis doctorales; Linfocitos T - Tesis doctorales; Biología y Biomedicina / BiologíaNote
Tesis doctoral inédita leída en la Universidad Autónoma de Madrid, Facultad de Medicina, Departamento de Bioquímica. Fecha de lectura: 13-07-2017Esta obra está bajo una licencia de Creative Commons Reconocimiento-NoComercial-SinObraDerivada 4.0 Internacional.
Abstract
El reconocimiento por parte del receptor de células T (TCR) de un antígeno específico, unido al complejo mayor de histocompatibilidad de una célula presentadora (APC), controla la activación del linfocito T e induce su función efectora. La activación de la célula T promueve la reorganización de las diferentes proteínas señalizadoras en una estructura polarizada conocida como la Sinapsis Inmune (IS). Esta estructura promueve la agregación de la maquinaria de señalización asociada al TCR en el cSMAC, excluyendo a moléculas de adhesion, como las integrinas, al pSMAC. La activación del TCR implica la fosforilación de muchas moléculas. Entre ellas, la fosfolipasa C gamma 1 (PLCγ1) actúa como amplificador al generar dos segundos mensajeros, el inositol-1,4,5-trifosfato (IP3) y el diacilglicerol (DAG). También se produce la translocación del centro organizador de microtúbulos (MTOC), acompañado de la polarización de otros orgánulos importantes como las mitocondrias, los cuerpos multivesiculares o el aparato de Golgi. Induce, además, la nucleación de microtúbulos favoreciendo la secreción polarizada de vesículas con funciones citotóxicas (gránulos líticos) o para la activación de las células T (citoquinas o vesículas de reciclaje).
La proteína de asociación a microtúbulos-4 (MAP4) es una proteína que regula la estabilidad y ensamblaje de los microtúbulos en diferentes procesos fisiológicos tales como división celular, formación del cilio primario o miogénesis. Considerando la importancia del citoesqueleto de tubulina en la activación de las células T y en la formación de la IS, nuestra hipótesis es que MAP4 podría estar modulando este proceso. Hemos localizado a MAP4 en los microtúbulos y MTOC de la célula T, controlando su ensamblaje y estabilidad y regulando la translocación del MTOC. Además, hemos demostrado que MAP4 promueve la activación y fosforilación del TCR así como de algunas moléculas subyacentes. Hemos observado que MAP4 controla el movimiento de las vesículas de reciclaje que contienen CD3ζ, ayudando a mantener la señal del TCR. Inesperadamente, hemos descubierto que MAP4 regula negativamente la actividad de PLCγ1, la producción de DAG y la actividad de NFAT y NF-κB. De hecho, la proteína MAP4 equilibra la secreción de IL2 y la expresión de CD69. Estos resultados apuntan a un papel modulador de MAP4, actuando como un factor equilibrador en la activación y función efectora de las células T. T cell receptor (TCR) recognition of a specific antigen, bound to the major histocompatibility complex of an antigen presenting cell (APC), triggers the activation of the T lymphocyte and promotes its effector function. T cell activation leads to the rearrangement of different proteins involved in the activation into a very specialized and polarized structure known as the Immune Synapse (IS). This structure generates the segregation of the TCR signalosome within the cSMAC, while excluding adhesion molecules, like integrins, to the pSMAC. TCR activation pathway involves a cascade of phosphorylation of many molecules. Among them, phospholipase gamma 1 (PLCγ1) is an important amplifier of the signal by generating two second messengers, inositol-1,4,5-triphosphate (IP3) and diacylglycerol (DAG), essential for T cell function. DAG production promotes the translocation of the microtubule organizing center (MTOC). MTOC polarization is accompanied by the displacement to the contact area of other important organelles for T cell activation like mitochondria, multivesicular bodies or Golgi Apparatus. In addition, it induces the nucleation of MT growth in the proximity of the contact, promoting the polarized secretion of vesicles essential for cytotoxic functions, like lytic granules, or for a proper activation of T cells (cytokines or recycling vesicles).
Microtubule associated protein-4 (MAP4) is a molecule that regulates the stability of microtubules and its assembly in different physiological processes such as cell division, primary cilia formation or myogenesis. Provided the importance of the MT network in T cell activation and IS proper architecture, we hypothesized that MAP4 could be modulating T cell activation. We found that MAP4 decorates T cell microtubules and MTOC, controlling their assembly and stability upon activation and regulating a timely translocation of the MTOC. Moreover, we proved that MAP4 promotes TCR phosphorylation and activation, as well as the activation of some downstream molecules. We demonstrated that MAP4 controls the movement of recycling CD3ζ-nanovesicles maintaining TCR signal. Unexpectedly, we discovered that MAP4 negatively modulates the activity of PLCγ1, DAG production and NFAT and NF-κB activity. In fact, MAP4 balances IL2 secretion and CD69 expression. These results point to a modulatory role of MAP4 acting as a balancer of T cell activation and effector function.
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