Receptor-interacting protein kinase 1 (RIPK1) is a major upstream mediator of inflammation and cell death. These processes are key to common inflammatory diseases such as atherosclerosis, where macrophages play an important role in their progression. Closely linked to the expression of downstream genes, long non-coding RNAs (lncRNAs) are critical to controlling cellular processes in health and disease. As post-transcriptional regulatory mechanisms for RIPK1 are largely unknown, this project seeks to study the stability of Ripk1 mRNA and RIPK1 protein, along with Ripk1 mRNA interactions with relevant lncRNAs under various conditions. Using transcription and translation inhibitors, we determined that both Ripk1 mRNA and RIPK1 protein are relatively unstable with half-lives of approximately 3 h. Their turnover in macrophages is further influenced by the timing and duration of inflammation. We also implemented a novel RNA pull-down procedure to capture Ripk1 mRNA and attached lncRNAs for next-generation sequencing. Through differential expression analysis, we discovered significant upregulation of known lncRNA AC125611 and novel lncRNA MSTRG.5894.1 in Ripk1-targeted samples subject to inflammation. MSTRG.7477.1 was upregulated during necroptosis, while MSTRG.5684.5 was upregulated during both inflammation and necroptosis. GapmeR-mediated knockdowns of AC125611 and MSTRG.5684.5 under inflammatory conditions resulted in decreased Ripk1 mRNA expression and RIPK1 protein expression, respectively. Meanwhile, MSTRG.7477.1 knockdowns were connected to decreased RIPK1 at both the mRNA and protein levels. Our research ultimately advances the current understanding of RIPK1 regulation by focusing on Ripk1 mRNA-lncRNA associations and turnover of its mRNA and protein in macrophages, paving the way for future investigations into their capacity to act as therapeutic targets.

Der RAF-MEK-ERK-Signalweg steuert grundlegende, oftmals entgegengesetzte zelluläre Prozesse wie die Proliferation und Apoptose von Zellen. Die Dauer des vermittelten Signals wurde als entscheidener Faktor für die Steuerung dieser Prozesse identifiziert. Es ist jedoch nicht eindeutig geklärt, wie die verschiedenen früh und spät reagierenden Genexpressionsmodule kurze und lange Signale unterscheiden können und durch welche kinetischen Merkmale ihre Antwortzeit bestimmt wird. In der vorliegenden Arbeit wurden sowohl Proteinphosphorylierungsdaten als auch Genexpressionsdaten aus HEK293-Zellen gewonnen, die ein induzierbares Konstrukt des Proto-Onkogens RAF tragen. Hierbei wurde ein neues Genexpressionsmodul identifiziert, dass sich aus sofort induzierten aber spät antwortenden Genen zusammensetzt. Es unterscheidet sich in der Genexpressionsdynamik und Genfunktion von anderen Modulen, und wurde mit Hilfe mathematischer Modellierung experimenteller Daten identifiziert. Es wurde festgestellt, dass diese Gene aufgrund von langen Halbwertszeiten der vermitteltenden mRNA in der Lage sind spät auf das eingehende Signal zu reagieren und die Dauer des Signals in die Amplitude der Genantwort zu übersetzen. Trotz der langsamen Akkumulation und damit späten Antwortzeit, konnte aufgrund einer GC-reichen Promoterstruktur zunächst vermutet und mit Hilfe eines Markerverfahrens bestätigt werden, dass die Transkription dieser Gene instantan mit Beginn der ERK-Aktivierung startet. Eine vergleichende Analyse zeigte, dass das Prinzip der Signaldauer-Entschlüsselung in PC12-Zellen und MCF7-Zellen, zwei paradigmatischen Zellsystemen für die ERK-Signaldauer, konserviert ist. Insgesamt deuten die Ergebnisse der Untersuchung darauf hin, dass das neu identifizierte Genexpressionsmodul der Entschlüsselung der ERK-Signaldauer dient und das mRNA Halbwertszeiten sowohl hierfür, als auch für die zeitliche Abfolge der Genantwort eine entscheidende Rolle spielen. / The RAF-MEK-ERK signalling pathway controls fundamental, often opposing cellular processes such as proliferation and apoptosis. Signal duration has been identified to play a decisive role in these cell fate decisions. However, it remains unclear how the different early and late responding gene expression modules can discriminate short and long signals and what features govern their timing. Both protein phosphorylation and gene expression time course data was obtained from HEK293 cells carrying an inducible construct of the proto-oncogene RAF. A new gene expression module of immediate-late genes (ILGs) distinct in gene expression dynamics and function was identified by mathematical modelling. It was found that mRNA longevity enables these ILGs to respond late and thus translate ERK signal duration into response amplitude. Despite their late response, their GC-rich promoter structure suggested and metabolic labelling with 4SU confirmed that transcription of ILGs is induced immediately. A comparative analysis showed that the principle of duration decoding is conserved in PC12 cells and MCF7 cells, two paradigm cell systems for ERK signal duration. Altogether, the findings of this study indicate that ILGs decode ERK signal duration and that both decoding capacity and gene expression timing are governed by mRNA half-life.