Dokument: Rolle von neuen und bekannten Interaktionspartnern von Thioredoxin-1 für die Endothelzellfunktion

Titel:	Rolle von neuen und bekannten Interaktionspartnern von Thioredoxin-1 für die Endothelzellfunktion
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=22152
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20120821-113332-8
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dr. Zschauer, Tim-Christian [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 8,60 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 15.08.2012 / geändert 15.08.2012
Beitragende:	Prof. Dr. Haendeler, Judith [Gutachter] [im Online-Personal- und -Vorlesungsverzeichnis LSF anzeigen] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Physiologische Alterungsprozesse im kardiovaskulären System sind begleitet von einer endothelialen Dysfunktion, die ebenfalls in vielen kardiovaskulären Erkrankungen eine große Rolle spielt. Das Endothel, die innerste Auskleidung der Blutgefäße, zeigt weitreichende Veränderungen im Verlauf des Alterns, die gekennzeichnet sind durch eine verringerte Bioverfügbarkeit von Stickstoffmonoxid und somit einer erhöhten Apoptose. Reaktive Sauerstoffspezies (ROS) tragen wesentlich zur endothelialen Dysfunktion bei. Ein redoxregulierendes Enzym, welches den ROS-Effekten entgegenwirken kann, ist das ubiquitär exprimierte Thioredoxin-1 (Trx-1). Ein wichtiges Strukturelement in Trx-1 ist die Thioredoxin-Domäne mit zwei konservierten Cysteinen (Cys32 und Cys35) über die es antioxidativ und anti-apoptotisch wirkt. Trx-1 übt viele seiner schützenden Funktionen durch Interaktionen mit anderen Proteinen aus. So detoxifiziert es zusammen mit Peroxiredoxinen Hydroperoxide, die Bindung von Trx-1 an die Apoptosis signal-regulating kinase 1 (ASK1) verhindert die Induktion der Apoptose durch die ASK1. Zudem reduziert es eine Vielzahl an oxidierten Proteinen und kann im Zusammenspiel mit der Apurinic-apyrimidinic Endonuklease 1 (APEX1) im Nukleus Transkriptionsfaktoren durch deren Reduktion aktivieren. Aufgrund dieser protektiven Einflüsse von Trx-1 in Endothelzellen, war es das Ziel dieser Arbeit neue Interaktionspartner von Trx-1 zu finden und deren physiologische Relevanz zu untersuchen. Ebenso sollten die funktionellen Konsequenzen bekannter Interaktionen charakterisiert werden. Als einen neuen Bindungspartner von Trx-1 konnte ich in humanen Endothelzellen das Zytoskelettprotein Aktin identifizieren. Ich konnte diese Bindung auf eine Interaktion von Trx-1 mit monomerem Aktin eingrenzen. Unter oxidativem Stress kommt es zu Veränderungen des Zytoskeletts in Form einer starken Bündelung von Aktinfilamenten, den sogenannten Stressfasern. In dieser Arbeit konnte ich zeigen, dass die ROS-induzierte Ausbildung dieser Stressfasern eine Voraussetzung für den Abbau von Trx-1 und die Apoptose der Endothelzellen durch ROS ist. So ist anzunehmen, dass die Trx- 1/Aktin Bindung beide Proteine schützt, zum Einen Trx-1 durch Schutz vor Degradation und zum Anderen Aktin vor Stressfaserbildung, was in einem Schutz vor Apoptose resultiert. Zusätzlich konnte ich die bekannte Interaktion von Trx-1 mit APEX1 näher charakterisieren. So konnte ich zeigen, dass dieser Komplex ebenfalls in Endothelzellen, sowohl im Cytoplasma als auch im Nukleus existiert und unabängig von den Cysteinen der Thioredoxin-Domäne und den Cysteinen 65, 93, 310 von APEX1 ist. Zudem ist der NTerminus von APEX1 wichtig für seine anti-apoptotische Wirkung in Endothelzellen Physiological aging processes in the cardiovascular system are associated with endothelial dysfunction that also plays a major role in many cardiovascular diseases. Endothelial cells, the innermost layer of blood vessels, display extensive changes during aging that are linked to the loss of nitric oxide and thus enhanced apoptosis. Reactive oxygen species (ROS) contribute considerably to endothelial dysfunction. One intracellular protein that has been shown to exhibit antioxidative potential is the redox-sensitive oxidoreductase Thioredoxin-1 (Trx-1). Trx-1 is ubiquitously expressed and contains an active site termed Trx-domain with two conserved cysteine residues at position 32 and 35 through which it exerts antioxidative and antiapoptotic functions. Many of these functions are carried out in concert with interacting proteins. Together with the peroxiredoxins Trx-1 detoxifies hydroperoxides. By binding to the apoptosis signal-regulating kinase (ASK1) Trx-1 inhibits the induction of apoptosis. Through the Trx-domain Trx-1 is capable of reducing oxidizied proteins. Upon interaction with apurinic-apyrimidinic endonuclease 1 (APEX1) in the nucleus Trx-1 reduces and activates transcription. Based on these protective effects of Trx-1 the goals of my work were to identify new interaction partners of Trx-1 and characterize their physiological relevance. In the same way it was my ambition to elucidate the functional consequences of known interaction partners in endothelial cells. As a new binding partner of Trx-1 I could identify the cytoskeletal protein actin. Further studies revealed that Trx-1 predominantly interacts with non-polymerized actin. Under conditions of oxidative stress thick bundles of actin are formed, so called stress fibers. I was able to show that ROS-induced stress fiber formation is a prerequesite for Trx-1 degradation and endothelial cell apoptosis. Thus, it can be hypothesized that this interaction results in a mutual protection of both proteins. On the one hand Trx-1 is protected from oxidative stress induced degradation and on the other hand actin stress fiber formation is attenuated resulting in protection of endothelial cells against apoptosis. In addition, I characterized the known interaction of Trx-1 and APEX1. I could demonstrate that this complex also exists in endothelial cells in the cytoplasm as well as in the nucleus. Moreover, binding is independent of disulfide bridge formation between the cysteines of the Trx-domain and the cysteines 65, 93 and 310 of APEX1. Besides that preliminary studies indicated an antiapoptotic function of the APEX1 N-terminus in endothelial cells.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät » WE Biologie
Dokument erstellt am:	21.08.2012
Dateien geändert am:	21.08.2012
Promotionsantrag am:	01.06.2012
Datum der Promotion:	03.07.2012