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Arbeitsgruppe Molekulare Immunologie

Universitätsprofessor Dr. rer. biol. hum. Ottmar Janßen

 

1.     Reifung und Subpopulations-spezifische Verteilung von zytotoxischen Effektor-Vesikeln in humanen T- und NK-Zelle

 

 

DFG JA 610/1, Fachbereich Immunologie, Förderung seit September 2015

 

Zytotoxische T- und NK-Zellen eliminieren virusinfizierte oder transformierte Zellen durch eine lokale Exposition zytolytischer Effektorproteine. Nach einem älteren Modell entlassen dazu als sekretorische Lysosomen bezeichnete Vesikel Perforin und Granzyme in die zytotoxische immunologische Synapse und transportieren gleichzeitig FasL auf die Zelloberfläche. Zelltod-Induktion über FasL/Fas wird als zentraler Mechanismus zur Kontrolle von T- und B-Zellen und der Beendigung einer adaptiven Immunantwort angesehen, während Perforin und Granzyme eine wesentliche Rolle bei der Induktion von Apoptose in virusinfizierten oder transformierten Zellen spielen. Das Konzept der sekretorischen Lysosomen wurde in den letzten Jahren experimentell infrage gestellt. Der Befund, dass das Erscheinen von FasL auf der Oberfläche und die Degranulation mit Freisetzung von Perforin und Granzymen durch unterschiedliche Signalqualitäten ausgelöst werden und unsere biochemische Charakterisierung von zwei distinkten lysosomalen Speicherkompartimenten, eröffnet dabei neue Optionen für zielgerichtete immuntherapeutische Ansätze, die beispielsweise T- und NK-Zell-vermittelte Zytotoxizität zur Eindämmung von Tumoren nutzen.Ziel unseres Vorhabens ist die vergleichende Charakterisierung lysosomaler Effektor-Vesikel in individuellen Subpopulationen zytotoxischer Lymphozyten. Basierend auf den Vorbefunden werden wir den Proteinbesatz von FasL-assoziierten (leichten) und Granzym-reichen (dichten) Granula in verschiedenen humanen T-Zell-Subpopulationen und NK-Zellen mittels MS-basierter Proteomanalytik charakterisieren und mittels differentieller 2D Gelelektrophorese (2D-DIGE) direkt miteinander vergleichen. Wir werden Proteomkarten für die Effektor-Vesikel erstellen und individuelle Marker-Proteine benennen. Wir werden definieren, welche Effektor- oder Fracht-Proteine in den einzelnen Zelltypen mit den von uns definierten Vesikel-Typen assoziiert sind. Des Weiteren werden wir die aktivierungs-induzierte Reifung und den sich verändernden Proteinbesatz der Kompartimente in den verschiedenen Zellpopulationen untersuchen. Wir werden die Proteom-Daten mittels Western Blotting, Durchflusszytometrie sowie konfokaler Fluoreszenz- und Transmissions-Elektronen-Mikroskopie in intakten Zellen und isolierten Vesikeln überprüfen. Zudem werden wir über eine Reihe Zell-basierter Assays die Signalqualitäten untersuchen, die eine Degranulation und/oder FasL-Mobilisierung induzieren, und dabei die Freisetzung der einzelnen Vesikel wie auch die funktionellen Konsequenzen hinsichtlich der gerichteten Zytotoxizität studieren. Perspektivisch kann die gleiche Methodik auch eingesetzt werden, um molekulare Signaturen von häufig mit Immundefizienz assoziierten lysosomalen Speicherkrankheiten zu definieren oder von Leukämien, wie der Large Granular Lymphocytic (LGL) Leukämie, bei der die neoplastische Proliferation zytotoxischer Zellen mit einem vermehrten Auftreten von Autoimmunphänomenen assoziiert ist.

 

Wissenschaftler: Prof. Dr. Ottmar Janßen, PD Dr. Marcus Lettau

Med. Doktoranden: Lisann Drews, Katharina Dohmen

Master-Studenten: Tobias Poch (bis 12/2015), Fred Armbrust (bis 12/2016)

Technische Assistenz: Ina Martens, Signe Valentin (bis 12/2016)

 

2. Rolle des Nck/HS1-Signalmoduls für die Aktivierungs-induzierte Migration gesunder und neoplastischer T-Zellen

 

Forschungsförderung der Medizinischen Fakultät der Universität Kiel, Fachbereich Onkologie, Förderung seit Januar 2016

 

Im Gegensatz zu B-Zell-Neoplasien sind T-Zell-Leukämien/-Lymphome wegen der Heterogenität der zugrundeliegenden Tumorentitäten in vielerlei Hinsicht unzureichend charakterisiert, obgleich sie häufig durch einen aggressiveren Verlauf mit Infiltration verschiedenster Gewebe/Organe gekennzeichnet sind. Die Invasivität von Tumorzellen wird dabei maßgeblich von der Expression von Chemokinrezeptoren sowie der Aktivität nachgeschalteter Signalwege beeinflusst. In Vorarbeiten konnten mit den Adapterproteinen Nck und HS1 zwei Faktoren identifiziert werden, die in T-Zellen gemeinsam die Chemokinrezeptor-Signaltransduktion mit der Reorganisation des Aktinzytoskeletts verschalten und so die Migration der Zellen regulieren. Im vorgeschlagenen Projekt sollen die beteiligten molekularen Komponenten dieses Signalwegs in T-Zellen gesunder Probanden identifiziert und mögliche Veränderungen der Signalqualitäten in leukämischen Zellen charakterisiert werden. Es soll dabei untersucht werden, ob eine veränderte Expression beteiligter Proteine und Unterschiede in Phosphorylierungsmustern und resultierenden Proteinkomplexen Auswirkungen auf das migratorische Potential neoplastischer Zellen haben.

 

Wissenschaftler: Prof. Dr. Ottmar Janßen, PD Dr. Marcus Lettau

Med. Doktoranden: Mai Thi Dang

Technische assistenz: Ina Martens, Signe Valentin (until 12/2016)

 

 

Molecular Immunology

University Professor Dr. rer. biol. hum. Ottmar Janßen

 

1.     Maturation and subpopulation-specific distribution of cytotoxic effector vesicles in human T and NK cells

 

 

DFG JA 610/1, Research Area: Immunologie, Funded since September 2015

 

Cytotoxic T and NK cells eliminate virus-infected or transformed cells by local exposure of cytolytic effector proteins. According to an older model, so-called secretory lysosomes release perforin and granzymes into the cytotoxic immunological synapse and at the same time transport FasL to the cell surface. Cell death induction via FasL/Fas is regarded as a central mechanism for controlling T and B cells and terminating adaptive immune responses, whereas perforin and granzymes are supposed to play a pivotal role for the induction of apoptosis in virus-infected or transformed cells. The concept of secretory lysosomes, however, has been experimentally challenged in recent years. The observation that the cell surface appearance of FasL and the degranulation for the release of perforin and granzymes might be triggered by different signal qualities and our biochemical characterization of two distinct lysosomal storage compartments, opened new options for targeted immunotherapeutic intervention addressing for example T and NK cell-mediated cytotoxicity to control tumor growth.

The first major objective of this proposal is a comparative characterization of lysosomal effector vesicles in individual subpopulations of cytotoxic lymphocytes. Based on our preliminary results, we will define the protein content of FasL-associated (light) and granzyme-rich (dense) granules in different human T and NK cell populations by MS-based proteome analyses and directly compare the lysosomal entities from different subsets by 2D difference gel electrophoresis (2D-DIGE). We will establish proteome maps for both effector vesicles and specify individual marker proteins. We will define which effector and cargo proteins are associated with the distinct types of vesicles in individual cell types. Moreover, we will investigate the activation-induced maturation and changes of the protein content in the different cellular subsets. The proteome data will be verified in intact cells or isolated vesicles by Western blotting, flow cytometry, confocal fluorescence and transmission electron microscopy. In addition, we will employ cell-based assays to address the signal qualities triggering degranulation and/or FasL mobilization to study the release of individual vesicles and the functional consequences with regard to targeted cytotocicity. As a perspective, this methodology might be also applied to characterize the molecular and functional signatures of lysosomal storage diseases often associated with immunodeficiencies or of leukemias such as Large Granular Lymphocytic (LGL) leukemia, in which the neoplastic proliferation of cytotoxic cells is associated with an increase of autoimmune phenomena.

 

Scientists: Prof. Dr. Ottmar Janßen, PD Dr. Marcus Lettau

MD Students: Lisann Drews, Katharina Dohmen

Master Students: Tobias Poch (until 12/2015), Fred Armbrust (until 12/2016)

Technical Assistance: Ina Martens, Signe Valentin (until 12/2016)

 

 

2. Role of the Nck/HS1 signaling module for the activation- induced migration of healthy and neoplastic T cells

 

Research Promotion by the Medical Faculty of the University of Kiel, Research Area Oncology, Funded since January 2016

 

In contrast to B-cell neoplasias, T cell leukemias/lymphomas that apparently are based on more heterogeneous subpopulations or functional states, are less well characterized in many aspects. Nevertheless, they often display a more aggressive behavior with infiltration of various tissues/organs as compared to B cell lymphomas. In any case, invasiveness of tumor cells is critically dependent on the expression of relevant chemokine receptors and the activity of downstream signaling elements. In previous studies, we could identify the adaptor proteins Nck and HS1 as two components in T cells that link chemokine receptor signal transduction to the reorganization of the actin cytoskeleton and thereby regulate cell migration. With the proposed project, we aim at identifying more molecular components that participate in this chemokine receptor-triggered signaling cascade in T cells of healthy individuals and characterize possible changes in signal qualities in respective leukemic cells. For example, we will analyze relative changes in protein expression and phosphorylation patterns and analyze whether these differences might result in altered complex formation and migratory behavior of neoplastic counterparts.

 

Scientists: Prof. Dr. Ottmar Janßen, PD Dr. Marcus Lettau

MD Students: Mai Thi Dang

Technical Assistance: Ina Martens, Signe Valentin (until 12/2016)

 

 

Haben Sie Interesse an der in unserem Labor angewandten Methodologie, an bestimmten Projekten oder an einer Kooperation? Wollen Sie ein intensives Laborpraktikum machen (z.B. Grundpraktikum (4 SWS), eines der drei thematisch unterschiedlich ausgerichteten FPII Praktika (8 SWS, für Studenten der Biochemie) oder das umfangreiche Nebenfachpraktikum Immunologie (12 SWS, für Studenten der Biologie)? Denken Sie über die Anfertigung einer Master- oder (med.) Doktorarbeit in einem immunologisch/biochemischen Forschungslabor nach?

Dann kontaktieren Sie bitte Prof. Dr. Ottmar Janßen per email.

 

Vollständiges Verzeichnis der Veröffentlichungen des Arbeitsgruppenleiters:

http://www.researcherid.com/rid/E-9735-2010

 

Veröffentlichungen (seit 2003)