Die intrazelluläre Weiterleitung von Interferonsignalen von der Zytoplasmamembran zum Zellkern wird vermittelt über den Signaltransduktor und Aktivator der Transkription 1 (STAT1), welcher in seiner tetrameren Form als Transkriptionsfaktor an Immunantworten beteiligt ist. In diesem Projekt wurde der Protomerenaustausch zwischen STAT1-Dimeren unter kinetischen Gesichtspunkten untersucht und dabei dieser Prozess als ein potentiell geschwindigkeitsbestimmender Schritt des Aktivierungs-/Inaktivierungs-Zyklus von STAT1 identifiziert. Die Daten unterstützen einen alternativen Mechanismus für den Wechsel zwischen der parallelen und antiparallelen Konformation von STAT1-Dimeren basierend auf der Dissoziation und nachfolgenden Reassoziation von Protomeren, bei dem reziproke Interaktionen innerhalb des N-terminalen Domänendimers zur Stabilisierung eines intermediären Konformationsübergangs nicht benötigt werden. Durch Bindung an spezifische DNA-Zielbereiche, als Gamma-aktivierte Sequenzen (GAS) bezeichnet, wird die Dynamik des Protomerenaustauschs wesentlich beeinträchtigt. In der Sequenz des für das zytoskelettale Strukturprotein Ezrin kodierenden humanen EZR-Gens wurde mittels in silico Analyse ein doppeltes GAS-Motiv als mögliche STAT1-Zielsequenz identifiziert und die Bindung von STAT1-Dimeren an jedes der beiden Elemente sowie eine moderate Geninduktion bestätigt. Allerdings zeigen Mäuse mit einer N-terminalen Substitutionsmutation von STAT1, welche die kooperative DNA-Bindung beeinträchtigt, sowie auch ein kompletter funktioneller Knockout des Stat1-Gens keine veränderte Expression von Ezrin und Moesin in Knochenmarkszellen verglichen mit Mäusen, die das Wildtyp-Molekül exprimieren. In einem Myokardinfarktmodell durch Ligatur des Ramus interventricularis anterior zeigen männliche Mäuse mit Expression der Interferon-γ-irresponsiven STAT1-Mutante höhere Überlebensraten, während weibliche Tiere vor den nachteiligen Effekten des kardialen Remodellings in der frühen Phase geschützt sind. In entzündlichen myokardialen Infiltraten dieser Tiere wurde ein geringfügig höheres Expressionsniveau an tyrosinphosphoryliertem STAT1 nachgewiesen, während die Gesamtproteinmenge an STAT1 gegenüber dem Wildtyp reduziert war. Zellen aus lymphatischen Organen STAT1-defizienter Tiere mit experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis, die als Modell einer T-Helfer-Zell-vermittelten Autoimmunerkrankung verwendet wurde, zeigten einen hyperproliferativen Phänotyp und sezernierten größere Mengen an IFNγ und IL-17A. Injektion dieser Mäuse mit Lipopolysaccharid während der Induktionsphase der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis hob den hyperproliferativen Phänotyp vollständig auf. Zusammenfassend demonstrieren die Ergebnisse aus dieser Arbeit die Bedeutung einer kooperativen DNA-Bindung und Tetramerstabilisierung von STAT1 im Zusammenspiel komplexer immunologischer Prozesse auch in Abwesenheit infektiöser Pathogene und unterstreichen zudem die Schlüsselrolle von tyrosinphosphoryliertem STAT1 bei der Verknüpfung zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:uni-goettingen.de/oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-002B-7D03-6 |
| Date | 27 October 2016 |
| Creators | Riebeling, Theresa |
| Contributors | Meyer, Thomas Prof. Dr. |
| Source Sets | Georg-August-Universität Göttingen |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis |
| Rights | http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ |
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