Makrophagen migrationsinhibierender Faktor (MIF): Struktur- und Aktivitätsstudien

Abstract

Das Zytokin Makrophagen migrationsinhibierender Faktor (MIF) wurde vor über 30 Jahren als T-Zellprodukt beschrieben, das die ungerichtete Migration von Makrophagen hemmt. Neuere Studien zeigen, dass MIF an der Regulation zentraler Stressantworten beteiligt ist. Die vertiefte Untersuchung der Struktur von MIF, Struktur-Aktivitätsstudien sowie die Aufklärung des molekularen Wirkmechanismus waren Inhalt dieser Arbeit. Durch Deletionen im C-terminalen Bereich konnte gezeigt werden, dass diese Region für die strukturelle Integrität und für die Oxidoreduktaseaktivität von MIF entbehrlich ist. Der C-Terminus spielt jedoch eine Rolle bei der enzymatischen Tautomeraseaktivität und bei den zytokinartigen Wirkungen von MIF. Vergleichende Studien mit anderen MIF-Mutanten zeigen auf, dass die Basis der enzymatischen Oxidoreduktaseaktivität im zentralen CXXC-Motiv zu finden ist. Die Tautomeraseaktivität ist hingegen im N-terminalen Ende und in den diesen räumlich umgebenden C-terminalen Aminosäuren lokalisiert. Die Untersuchung des laut Röntgenstruktur im Trimer vorhandenen Lösungsmittel-zugänglichen Kanals ergab, dass diesem keine funktionelle Bedeutung zukommt. Crosslinking-Untersuchungen und Gelfiltrationsanalysen zur Bestimmung des Oligomerisierungsgrades zeigten, dass MIF bei physiologischen Konzentrationen als Mischung aus Monomer, Dimer und Trimer vorliegt. Die Untersuchung der Glucocorticoid-Overriding-Wirkung von MIF zeigte, dass die enzymatische Oxidoreduktase-Aktivität an den immunregulatorischen Effekten von MIF zumindest beteiligt ist. Mittels eines Two-Hybrid-Screens wurde Jab1, ein Co-Aktivator der AP-1-abhängigen Transkription, als Bindungspartner von MIF identifiziert. Durch Reportergenassays wurde gezeigt, dass MIF in der Lage ist, die aktivierende Wirkung von Jab1 auf die AP-1-abhängige Transkription aufzuheben.

The cytokine macrophage migration inhibitory factor (MIF) was described more than 30 years ago as a T cell product, which inhibits the random migration of macrophages. Newer studies show that MIF is involved in the regulation of central stress responses. The aims of this work were the investigation of the MIF structure, structure activity studies as well as the investigation of the molecular mechanisms of the MIF effects. Deletion and exchange mutants of MIF were produced, and the influence of these mutations on structure and activity was examined. It could be shown by deletions in the C-terminal region that this region is dispensable for the structural integrity and the oxidoreductase activity of MIF. However, the C-terminus plays a role in the enzymatic tautomerase activity and the cytokine-like effects of MIF. Comparing studies with other MIF mutants point out that the basis of the enzymatic oxidoreductase activity is to be found in the central CXXC motif. The investigation of the solvent accessible channel which, according to X-ray examinations, exists in the trimer, showed no functional relevance. Crosslinking studies and gel filtration analyses for the determination of the oligomerization state, showed that MIF is present at physiological concentrations as a mixture of monomer, dimer and trimer. Investigation of the glucocorticoid overriding effect of MIF showed that the enzymatic oxidoreductase activity is at least involved in the immuno-regulatory effects of MIF. By means of a two-hybrid screen Jab1, a coactivator of the AP-1 transcription, was found to interact with MIF. It was shown by reporter gen assays that MIF inhibits the Jab1-mediated enhancementƒnof AP-1 transcriptional activity.