Dokument: The role of the apoptosis and splicing associated protein Acinus during apoptotic nuclear changes

Titel:	The role of the apoptosis and splicing associated protein Acinus during apoptotic nuclear changes
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=3520
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20101130-102253-3
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Joselin, Alvin Paul Jose [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,30 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 09.02.2007 / geändert 09.02.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Schulze-Osthoff, Klaus [Gutachter] Prof. Dr. Mehlhorn, Hans-Peter Heinz [Gutachter]
Stichwörter:	Apoptose, Acinus, DNA-Fragmentierung, DNA-Kondensation, Spleißen, RNA-InterferenzApoptosis, Acinus, DNA fragmentation, DNA condensation, splicing, RNA-interference
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Apoptose ist eine morphologisch definierte Form des Zelltodes, die sich biochemisch durch die Aktivierung von Proteasen der Caspase-Familie kennzeichnet. Während der Apoptose verursachen Caspasen die charakteristischen nukleären Veränderungen, zu denen besonders die Kernkondensation und die DNA-Spaltung in oligonukleosomale Fragmente gehören. Obwohl es inzwischen zahlreiche Erkenntnisse über die morphologischen und molekularen Veränderungen gibt, sind die für die Kernkondensation verantwortlichen Prozesse während der Apoptose bislang weitgehend unbekannt. Ein besseres Verständnis der nukleären Ereignisse bleibt daher weiterhin ein vorrangiges Ziel der Apoptose-Forschung. In diesem Zusammenhang wurden in den letzten Jahren verschiedene sowohl Caspase-unabhängige als auch –abhängige Mechanismen aufgedeckt. Unter zahlreichen Apoptose-Regulatoren wurde auch das 220 kDa Protein Acinus („Apoptotic Chromatin Condensation Inducer in the Nucleus“) beschrieben, welches nach proteolytischer Prozessierung die apoptotische Chromatinkondensation vermitteln soll. In der vorliegenden Arbeit wurde die Funktion von Acinus für nukleäre Veränderungen während der Apoptose eingehend charakterisiert. Hierzu wurden stabile Zelllinien generiert, in welchen Acinus durch induzierbare und reversible RNA-Interferenz (RNAi) depletiert wurde. Der „Knockdown“ von Acinus resultierte in einem verminderten Zellwachstum, das vermutlich durch eine erhöhte Apoptoserate verursacht wurde. Im Einklang hiermit war eine Caspase-Aktivierung bei Abwesenheit von Acinus beschleunigt. Dennoch zeigten durchflusszytometrische und elektrophoretische Analysen von apoptotischen Acinus-„Knockdown“-Zellen eine reduzierte DNA-Prozessierung in olignukleosomale Fragmente. Die Spaltung der DNA in hochmolekulare Fragmente, ein typisches Merkmal für frühe Phasen der Apoptose, war hingegen in den Acinus-depletierten Zellen nicht beeinflusst. Dieser Befund wurde auch durch Analyse der Phosphorylierung der Histonvariante H2A.X als einem weiterem Marker für DNA-Spaltung bestätigt, die ein vergleichbares Ausmaß in den Acinus-„Knockdown“-Zellen wie auch in den parentalen Zellen aufwies. Interessanterweise zeigten Acinus-depletierte Zellen jedoch eindeutig keine Beeinträchtigung der apoptotischen Chromatinkondensation. Aufgrund dieser Untersuchungen muss daher eine direkte Rolle von Acinus bei der DNA-Kondensation stark angezweifelt werden. Die Ergebnisse weisen vielmehr auf eine Funktion von Acinus bei der oligonukleosomalen DNA-Spaltung, die vermutlich über die Caspase-aktivierte DNase CAD reguliert wird. Obwohl der verantwortliche Mechanismus hierfür noch genauerer Charakterisierung bedarf, weist diese Studie daher auf eine neue apoptotische Funktion von Acinus hin, die nicht an der Chromatinkondensation, sondern an der charakteristischen DNA-Degradation beteiligt ist. Apoptosis is a morphologically distinct form of cell death that is characterized by the activation of caspases that execute, among other actions, the nuclear hallmarks of apoptosis. These nuclear changes that take place during the course of apoptosis are characterized by nuclear condensation and oligonucleosomal DNA fragmentation. An increased understanding of the nuclear events in apoptosis continues to be a prominent research focus within this field. Although significant progress has been made to specifically define and characterize the nuclear changes that occur in an apoptotic cell, events that essentially elicit and regulate nuclear condensation and fragmentation are largely unknown. A number of caspase-dependent and independent mechanisms have come to light in recent times. Amidst a myriad of other proteins that have been implicated during these last stages of apoptosis, is a protein of about 220 kDa called apoptotic chromatin condensation inducer in the nucleus (Acinus). A proteolytic fragment of Acinus, which is generated by cleavage of caspases and an unknown protease, has been implicated in mediating apoptotic chromatin condensation. In the current study, stable cell lines in which Acinus isoforms were knocked down by inducible and reversible RNA interference (RNAi) were analyzed. Knockdown of Acinus resulted in reduced cell growth likely due to sensitization to apoptosis. In correlation with this, caspase activation was accelerated in the absence of Acinus. In contrast to published data, cells knocked-down for Acinus did not display any impairment in chromatin condensation. However, flow cytometric analysis of apoptotic Acinus knockdown cells showed reduced DNA processing. Subsequent analysis of oligonucleosomal DNA laddering during staurosporine-induced apoptosis in Acinus knockdown cells confirmed this result. High molecular weight (HMW) cleavage of DNA, another significant feature of the early nuclear changes during apoptosis, was not affected in apoptotic Acinus knockdown cells. Furthermore, analysis of phosphorylation of the histone variant, H2A.X as a marker of DNA double strand breaks confirmed an equally robust DNA cleavage in Acinus knockdown cells. These results therefore question the direct involvement of Acinus in DNA condensation, but rather point to a role for Acinus in internucleosomal DNA cleavage during programmed cell death. Because the major nuclease implicated in oligonucleosomal DNA cleavage in apoptotic cells is CAD and since HMW DNA cleavage is not affected in Acinus knockdown cells, Acinus plausibly regulates oligonucleosomal DNA fragmentation by influencing the nucleolytic function of CAD. Although the exact mechanism by which this is attained remains to be deciphered, the results of this study points to a novel function of Acinus in DNA degradation during nuclear apoptosis.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	16.11.2006
Dateien geändert am:	12.02.2007
Promotionsantrag am:	09.11.2006
Datum der Promotion:	09.11.2006