Dokument: Vergleichende Charakterisierung molekularer Mechanismen und biologischer Konsequenzen viraler STAT2-Degradation nach Infektion mit Cytomegaloviren
| Titel: | Vergleichende Charakterisierung molekularer Mechanismen und biologischer Konsequenzen viraler STAT2-Degradation nach Infektion mit Cytomegaloviren | |||||||
| Weiterer Titel: | Comparative Characterization of Molecular Mechanisms and Biological Consequences of Viral STAT2 Degradation upon Infection with Cytomegaloviruses | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=12659 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20090917-103548-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Trilling, Mirko [Autor] | |||||||
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| Stichwörter: | Virus, Interferon, Jak-STAT, Cytomegalovirus, STAT2, Proteasome, DDB1 | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | In der vorgelegten Arbeit wurden Interaktionen zwischen dem humanpathogenen Cytomegalovirus (HCMV) sowie dem Maus-Cytomegalovirus (MCMV) mit dem antiviralen Interferon (IFN)-System vergleichend untersucht. Es zeigte sich, dass beide Viren Mechanismen kodieren, die die IFN-Jak-STAT-Signaltransduktion unterbrechen. HCMV- und MCMV-Infektionen reduzieren die Proteinmenge des für die IFN-Signaltransduktion essentiellen Transkriptionsfaktors signal transducer and activator of transcription 2 (STAT2).
Das MCMV-kodierte Protein pM27 ist für die Induktion dieses STAT2-Verlustes essentiell und hinreichend. pM27 induziert die Reduktion der STAT2-Proteinmenge in murinen und humanen Zellen, ohne die STAT1- oder STAT3-Menge zu verringern. pM27 kopräzipitiert mit STAT2 und induziert eine STAT2-Modifikation, die als Ubiquitin (Ub)-Konjugation identifiziert werden konnte. Die STAT2-Ubiquitinierung führt zu einer proteolytischen Degradation durch das Proteasom, die die Proteinhalbwertszeit senkt und letztendlich die STAT2-Menge reduziert. Es konnte ein Interaktionspartner von pM27 nachgewiesen werden, der mittels MS-Spektrometrie als DDB1 identifiziert wurde. DDB1 ist Bestandteil des DDB1-Cul4A-RocA Ubiquitinligase-Komplexes und wurde für paramyxovirale IFN-Antagonisten als essentieller Interaktionspartner für die STAT-Degradation nachgewiesen. Die STAT2-Degradationsfähigkeit von ektop exprimierten pM27-Verkürzungsmutanten korreliert mit der DDB1-Bindungsfähigkeit. Diese Befunde stehen mit einem Modell im Einklang, bei dem pM27 STAT2 an den DDB1-Cul4A-RocA-Komplex rekrutiert und dessen Ub-Ligaseaktivität zuführt. Eine spezifische Deletion des M27-ORFs aus dem MCMV-Genom führt zur Attenuierung der Virusreplikation in vitro (nach IFN-Behandlung) und in vivo. delta-M27-MCMV ist in IFN-gamma-behandelten Zellen interessanterweise deutlich stärker attenuiert als in IFN-alpha/beta behandelten Zellen. Mittels delta-M27-MCMV konnte erstmals eine Beteiligung von STAT2 an der IFN-gamma-Signaltransduktion nachgewiesen werden und die Bedeutung dieses neuen Signalweges für die Immunkontrolle von MCMV aufgezeigt werden. Die HCMV-kodierte STAT2-Reduktion weist eine Virusstamm-Spezifität auf und scheint in dem Fibroblasten-adaptierten Laborstamm HCMV-Towne verloren gegangen zu sein. Sie ist außerdem von dem pM27-homologen Gen UL27 unabhängig: pUL27 ist für die HCMV-kodierte STAT2-Reduktion weder ausreichend noch essentiell. Die Fähigkeit, STAT2 dem Proteasom zuzuführen, wurde also wahrscheinlich von Cytomegaloviren mehrfach unabhängig evolviert, so dass geschlussfolgert werden kann, dass STAT2-abhängig exprimierte Gene einen starken Selektionsdruck auf CMV ausüben.The aim of this thesis was to investigate and compare the interaction of the humanpathogenic cytomegalovirus (HCMV) and the mouse cytomegalovirus (MCMV) with the antiviral interferon (IFN) system. Both viruses encode antagonists which interfere with the IFN-Jak-STAT signal transduction. HCMV and MCMV infections reduce the protein abundance of the signal transducer and activator of transcription 2 (STAT2), a transcription factor which is essential for type I IFN-signaling. The MCMV-encoded protein pM27 is essential and sufficient for inducing the loss of STAT2. pM27 affects STAT2 in mouse and human cells but reduces neither STAT1 nor STAT3. pM27 coprecipitates STAT2 and induces a STAT2 modification, which was identified to be ubiquitin (Ub) conjugation. The STAT2 ubiquitination induces proteolytic degradation by the proteasome which reduces the STAT2 half-life and thereby the STAT2 amount. Co-immuneprecipitations revealed an interaction of pM27 with a cellular protein, which was subsequently identified by mass spectrometry (MS) to be DDB1. DDB1 is part of the cellular DDB1-Cul4A-RocA ubiquitin ligase complex and was previously shown to be an essential interaction partner for STAT degrading paramyxoviral IFN antagonists. The capacity of ectopically encoded pM27 truncation mutants to induce the proteolytic cleavage of STAT2 correlated with DDB1 binding. This implies a mechanism in which pM27 bridges STAT2 and DDB1 to recruit STAT2 to the Ub-ligase activity of the DDB1-Cul4A-RocA complex. Poly-Ub-STAT2 is recognized by the proteasome and subsequently degraded. The targeted deletion of the M27 ORF from the MCMV genome leads to attenuation of virus replication in vitro (upon IFN treatment) and in vivo. Interestingly, delta-M27-MCMV is clearly more susceptible towards IFN-gamma treatment than towards type I IFN treatment. Using the delta-M27-MCMV mutant the involvement of STAT2 in the IFN-gamma signaling cascade and the significance of this particular signal transduction for the immune control of CMV was demonstrated. The HCMV-encoded reduction of STAT2 shows interstrain variablity and is not present in the highly cell culture adapted laboratory strain HCMV-Towne, probably due to secondary gene loss or mutation. The STAT2 reduction is also independent of the coding capacity for UL27, the pM27 homologous protein encoded by HCMV. pUL27 is neither sufficient nor essential for the HCMV-encoded reduction of the STAT2 half-life. This implies that the ability to induce STAT2 degradation was evolved two times individually during CMV evolution highlighting the selective pressure elicited by STAT2-dependent genes on CMV. | |||||||
| Rechtliche Vermerke: | Aus patentrechtlichen Gründen bis 31.03.2010 zurückgestellt | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät | |||||||
| Dokument erstellt am: | 12.04.2010 | |||||||
| Dateien geändert am: | 10.09.2009 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 07.11.2008 | |||||||
| Datum der Promotion: | 22.04.2009 |
