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Tyrphostine stellen eine Klasse synthetischer Protein-Tyrosin-Kinase (PTK)-Hemmer, die sich strukturell vom Tyrosin ableiten und dazu dienen, spezifisch Substratphosphorylierungen zu verhindern. Tyrphostin AG126 zeigte entzündungshemmende Eigenschaften in zahlreichen Tiermodellen von Erkrankungen. Dies schließt den septischen Schock ein, der durch Lipopolysaccharid (LPS) Gram-negativer Bakterien induziert werden kann, sowie die durch Zellwandstrukturen Gram-positiver Bakterien ausgelöste bakterielle Meningitis. Wir zeigen nun positive AG126-Effekte in einer weiteren ZNS-Komplikation, der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) als einem Modell der Multiplen Sklerose, wo AG126-Behandlung die klinischen Symptome und Myelinschäden mildert. Auf zellulärer Ebene beeinflusst AG126 eine Vielzahl von Funktionen der Mikroglia, der ZNS-Makrophagen, die durch Aktivierung von Toll-like-Rezeptoren (TLR s) ausgelöst werden. Diese Rezeptoren der angeborenen Immunität erkennen mikrobielle Strukturen sowie Faktoren, die durch Gewebeverletzungen generiert werden. Mit dem Fokus auf Mikroglia untersuchte die vorliegende Arbeit erstmals molekulare Zielstrukturen und Mechanismen des AG126. AG126 beeinflusst besonders Geninduktionen, die vom Adaptorprotein MyD88, einem der zwei TLR-Signalwege, abhängen. Bruton s Tyrosin-Kinase (BTK), eine MyD88-assoziierte PTK, kann von AG126 in molekularen und zellbasierten Assays gehemmt werden. Diese Hemmung kann allerdings nicht das gesamte Spektrum der AG126-Effekte erklären. Daher müssen alternative, sogar PTK-unabhängige Mechanismen, in Betracht gezogen werden, basierend auf strukturellen und funktionellen Ähnlichkeiten zu Tyrosin-abgeleiteten und/oder mikrogliaaktiven Molekülen. Diese alternativen Mechanismen umfassen Prinzipien, die für Antioxidantien, adrenerge Agonisten, Glukokortikoide oder Entkoppler der oxidativen Phosphorylierung bekannt sind. Tatsächlich zeigen Analysen auf der Grundlage von Kernspinresonanzspektroskopie, dass AG126 in die Hauptprodukte 3-Hydroxy-4-Nitroben zaldehyd (BZ) und Malononitril (MN) zerfallen kann, von denen MN, aber nicht BZ, die AG126-Effekte in Mikroglia imitiert. Ein ähnliches Verhalten zeigen weitere Tyrphostine, die ebenfalls das kritische MN-Strukturmotiv aufweisen. Tierexperimente zeigen schließlich, dass nur AG126 als Ausgangstruktur, nicht aber MN oder BZ, das Gesamtspektrum protektiver Effekte in der EAE vermittelt. Die Identifizierung des eigentlichen von AG126 bzw. von MN beeinflussten Targets könnte somit einen wesentlichen Mechanismus für die Entwicklung von entzündungshemmenden Verbindungen offenlegen.

The ability to adapt to changing environments is a key feature of living cells which is usually mediated by signal transduction pathways. One of these pathways in Saccharomyces cerevisiae maintains the proper cell wall composition under cell wall remodeling and stress conditions which ensures cell shape and integrity. The pathway is hence commonly referred to as cell wall integrity (CWI) pathway. Five plasma membrane sensors detect surface stress and activate a conserved MAPK cascade through Rom2, Rho1 and Pkc1. Downstream of the cascade, Slt2 activates the transcription factors Rlm1 and SBF. These regulate the expression of genes which are involved in cell wall synthesis and cell cycle control, respectively. The sensors can be grouped into two protein families with Wsc1, Wsc2 and Wsc3 on the one hand and Mid2 and Mtl1 on the other hand. They all contain a highly mannosylated extracellular serine/threonine-rich region (STR), a single transmembrane domain and a cytoplasmic tail. Whereas Wsc-family sensors carry an additional cysteine-rich domain (CRD) headgroup, Mid2 and Mtl1 are N-glycosylated at an asparagine (Kock et al., 2015). A strain deleted in all five sensor genes is not viable and WSC1, WSC2 and MID2 are the main sensor genes to mediate the stress response. Wsc1 and Mid2 show non-overlapping spot-like and network-like localization patterns in the plasma membrane, respectively, whose formation is not governed by their transmembrane domains. Colocalization studies with marker proteins of the known yeast plasma membrane domains “membrane compartment occupied by Can1” (MCC), “membrane compartment occupied by Pma1” (MCP) and the “membrane compartment of the TOR2 complex” (MCT) revealed that Wsc1 forms a distinct plasma membrane domain which is here introduced as “membrane compartment occupied by Wsc1“ (MCW). This microcompartment depends on the cysteine-rich domain (CRD) as sensors mutated in this headgroup accumulate in the vacuole. Blocking endocytosis either by an end3 deletion or by mutation of the NPFDD endocytosis signal in the cytoplasmic tail of Wsc1 restores its signaling function but displays an altered pattern of membrane distribution, changing from spot-like in wild-type to network-like in the mutants. This indicated that clustering may protect the sensor from endocytosis. In addition, Wsc1 has amyloid-like properties suggesting a role in clustering. Accordingly, protein aggregation (clustering) is lost in a mutant of a predicted amyloid motif within the CRD, which also impairs Wsc1 signaling.

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