Die Aktivierung von T-Lymphozyten beruht auf dem T-Zell-Rezeptor (TCR), einem an der Plasmamembran vorkommenden Multiproteinkomplex, der von den Molekülen des Haupthistokompatibilitätskomplexes präsentierte Peptide erkennt. Dieser Komplex verbindet die klonotypischen αβ-Heterodimere mit den CD3ε-, γ- und δ-Ketten sowie mit einem Dimer der ζ-Kette, das allgemein als CD3ζ bezeichnet wird. Letztere, kodiert durch das Gen CD247, trägt sechs der insgesamt zehn tyrosinbasierten Aktivierungsmotive (ITAM) des gesamten Komplexes und spielt eine entscheidende Rolle bei der Signalverstärkung, wenn die TCR-Stimulation suboptimal bleibt. Die Endozytose des TCR wurde lange als ein Mechanismus zur Beendigung der Signalgebung angesehen. Die vorliegende Arbeit stellt diese Interpretation in Frage, indem sie zeigt, dass der Rezeptor nach der Internalisierung weiterhin aus einem spezialisierten endosomalen Kompartiment signalisiert, das für die Lymphozytenfunktionen unerlässlich ist.
Auf mechanistischer Ebene belegen die Autoren, dass das TCR-Engagement die Internalisierung des TCR-CD3ζ-Komplexes über einen Clathrin-abhängigen Weg auslöst, wobei die von CD3ζ getragene Signalgebung aufrechterhalten wird. Diese Internalisierung erfolgt in endosomalen Vesikeln, die durch das Vorhandensein der insulinregulierten Aminopeptidase (IRAP) und des SNARE-Proteins Syntaxin 6 gekennzeichnet sind. Zur Charakterisierung dieses Kompartiments und der intrazellulären Lokalisierung der ζ-Kette kombinierte die Studie mehrere bildgebende Ansätze an humanen T-Lymphozyten der Jurkat-Linie und an primären T-Lymphozyten der Maus: konfokale Mikroskopie, Totalreflexions-Fluoreszenzmikroskopie (TIRF-Mikroskopie) zur Quantifizierung der Mikroaggregate an der Membran, Fluoreszenzlebensdauer-Bildgebung (FLIM) sowie Proximity-Ligation-Assays zum Nachweis von Proteininteraktionen.
Die Destabilisierung dieses Kompartiments durch Deletion von IRAP führt zu einem kontraintuitiven Effekt: Die Membranexpression des TCR-CD3ζ-Komplexes nimmt zu, während die von CD3ζ getragene Gesamtsignalgebung beeinträchtigt wird. Die Integrität dieses Kompartiments erweist sich zudem als unverzichtbar für die Aktivierung und das Überleben von T-Lymphozyten nach einer suboptimalen TCR-Stimulation. Um die funktionelle Tragweite dieses Mechanismus zu bewerten, griff das Team auf Mäuse mit einer auf T-Lymphozyten beschränkten IRAP-Deletion, auf Proliferationstests an transgenen OT1-Lymphozyten, die mit Peptiden unterschiedlicher Affinität stimuliert wurden, sowie auf eine Immunisierung mittels eines Ovalbumin exprimierenden adeno-assoziierten viralen Vektors zurück. Diese Mäuse erweisen sich als unfähig, wirksame polyklonale Antitumorantworten zu entwickeln.
Die Gesamtheit dieser Daten belegt eine bislang unvermutete Funktion der IRAP-abhängigen endosomalen TCR-Signalgebung bei der Aktivierung von T-Lymphozyten und regt dazu an, die Endozytose des Rezeptors nicht als bloße Beendigung des Signals, sondern als einen Schritt zu betrachten, der in vollem Umfang an der Lymphozytenantwort beteiligt ist.