Neutrophile sind die häufigsten weißen Blutkörperchen im menschlichen Blut. Sie bilden die
erste Verteidigungslinie und töten eindringende Krankheitserreger ab. Neutrophile
extrazelluläre Fallen (NETs) sind netzartige Strukturen, die aus dekondensiertem Chromatin
bestehen und mit zytotoxischen Proteinen dekoriert sind. NETs können Mikroben in vitro
und in vivo einfangen und abtöten, sind aber auch für verschiedene Krankheiten
verantwortlich. Frühere Studien haben eine spezifische Gruppe von 20-50
Neutrophilenproteinen identifiziert, die an NETs gebunden sind und von denen einige eine
mikrobizide Wirkung haben. Wie diese Proteine an die NETs binden, wie sie interagieren
und wie die Bindung ihre antimikrobielle Aktivität beeinflusst, ist noch nicht bekannt.
In dieser Dissertation habe ich die Verteilung von acht neutrophilen Proteinen und
Nukleosomen auf NETs mit Hilfe der Superauflösungsmikroskopie untersucht. Es wurden
drei unabhängige Techniken mit Auflösungen von mehr als 90 nm verwendet. Die
Nukleosomen bildeten auf den NETs periodische Cluster mit deutlich größeren Abständen
im Vergleich zum kondensierten Chromatin. Drei NET-Proteine waren ebenfalls in
periodischen Clustern auf den NETs lokalisiert und zwei von ihnen waren stark mit
Nukleosomen kolokalisiert. Alle anderen analysierten Proteine zeigten keine Muster der
Bindung an NETs. Zusammengenommen zeigen diese Ergebnisse, dass die Bindung von
Proteinen an NETs zumindest teilweise spezifisch ist und teilweise durch Wechselwirkungen
mit Nukleosomen vermittelt wird.
Die erfolgreiche Einführung der superauflösenden Mikroskopie für schwierige NET-Proben
in Kombination mit einem vorgeschlagenen rekonstituierten NET-System eröffnet neue
Möglichkeiten für das Verständnis der molekularen Mechanismen der NET-Bildung und der
Protein-Protein-Interaktion bei der NET-vermittelten Abtötung. / Neutrophils are the most abundant human white blood cell in circulation. They are the first
line of defense and kill invading pathogens. Neutrophil Extracellular Traps (NETs) are weblike
structures composed of decondensed chromatin decorated with cytotoxic proteins. NETs
can trap and kill microbes in vitro and in vivo, but also mediate several diseases. Previous
studies identified a specific set of 20-50 neutrophil proteins bound to NETs, several with
microbicidal activity. It remains unknown how these proteins bind to NETs, how they interact
and how binding influences their anti-microbial activity.
In this dissertation, I studied the distribution of eight neutrophil proteins and nucleosomes
on NETs using super-resolution microscopy. Three independent techniques with resolutions
larger than 90nm were used. Nucleosomes formed periodic clusters on NETs, with
significantly larger spacing compared to condensed chromatin. Three NET proteins also
localized in periodic clusters on NETs and two of them strongly co-localized with
nucleosomes. All other proteins analyzed showed no patterns binding to NETs. Taken
together, these findings demonstrate that, at least some, protein binding to NETs is specific
and in part mediated by interactions with nucleosomes.
The successful introduction of super-resolution microscopy to the challenging NET samples
in combination with a proposed reconstituted NET system opens new possibilities to
understand the molecular mechanisms behind NET formation and protein-protein
interaction in NET mediated killing.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:HUMBOLT/oai:edoc.hu-berlin.de:18452/29648 |
| Date | 24 June 2024 |
| Creators | Winkler, Jonay Moritz Julius |
| Contributors | Zychlinsky, Arturo, Ringrose, Leonie, Triantafyllopoulou, Antigoni |
| Publisher | Humboldt-Universität zu Berlin |
| Source Sets | Humboldt University of Berlin |
| Language | English |
| Detected Language | German |
| Type | doctoralThesis, doc-type:doctoralThesis |
| Format | application/pdf |
| Rights | (CC BY-NC 4.0) Attribution-NonCommercial 4.0 International, https://creativecommons.org/licenses/by-nc/4.0/ |
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