Dokument: Bedeutung von IκB-ζ für die Regulation hepatozellulärer Prozesse
| Titel: | Bedeutung von IκB-ζ für die Regulation hepatozellulärer Prozesse | |||||||
| URL für Lesezeichen: | https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=22524 | |||||||
| URN (NBN): | urn:nbn:de:hbz:061-20120920-112417-8 | |||||||
| Kollektion: | Dissertationen | |||||||
| Sprache: | Deutsch | |||||||
| Dokumententyp: | Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation | |||||||
| Medientyp: | Text | |||||||
| Autor: | Dr. rer. nat. Kober, Stephan [Autor] | |||||||
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| Beitragende: | Prof. Dr. Wesselborg, Sebastian [Gutachter] Prof. Dr. Martin, William [Gutachter] | |||||||
| Dewey Dezimal-Klassifikation: | 500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie | |||||||
| Beschreibungen: | IκB-ζ gehört zu den ungewöhnlichen Mitgliedern der IκB-Proteinfamilie, die sich sowohl strukturell als auch funktionell von den klassischen IκB-Proteinen unterscheiden. IκB-ζ ist im Zellkern lokalisiert, wo es als induzierbares Protein exprimiert wird und kann nicht nur inhibierend auf die transkriptionelle Aktivität von NF-κB wirken, sondern, aufgrund seiner Transaktivierungsdomäne, die Genexpression auch aktivieren. Da IκB-ζ sehr stark in der Leber exprimiert wird und darüber hinaus die Expression von IL-6, einem Aktivator des STAT3-Signaltransduktionsweges, der eine herausragende Rolle im hepatischen Zellsystem spielt, in verschiedenen Zelltypen induziert, war es Ziel dieser Arbeit, die Bedeutung von IκB-ζ für hepatozelluläre Prozesse zu charakterisieren. Hauptaugenmerk galt dabei der Interaktion von IκB-ζ mit STAT3 und deren funktionelle Konsequenzen für die Aktivität von STAT3 sowie für die hepatozelluläre Apoptose.
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen zum hepatozellulären Zelltod offenbarten, dass IκB-ζ durch die Veränderung der Expression regulatorischer Proteine Apoptose in HepG2 Zellen induzieren kann. Bei diesen regulatorischen Proteinen handelt es sich um das pro-apoptotische Protein Bim und das anti-apoptotische Protein Mcl-1, beides Mitglieder der Bcl-2-Proteinfamilie. Die Ergebnisse lassen hierbei den Schluss zu, dass die Verstärkung der Bim-Expression, bei gleichzeitig verringerter Mcl-1-Expression, zu einer synergistischen Induktion der Apoptose führte. Obwohl der IL-6 abhängige STAT3-Signaltransduktionsweg bisher als anti-apoptotisch in Erscheinung getreten ist, konnte überraschenderweise im Zusammenhang mit dem IκB-ζ induzierten Zelltod eine pro-apoptotische Wirkung beobachtet werden. So führte die IL-6-Stimulation zu einer Verstärkung des pro-apoptotischen Effektes von IκB-ζ. Nähere Untersuchungen hierzu zeigten, dass dieser verstärkende Effekt von IL-6 auf einer STAT3 abhängigen zusätzlichen Steigerung der Bim-Expression zurückzuführen ist. Anschließende Expressionsanalysen ließen erkennen, dass bereits die Überexpression von IκB-ζ in Anwesenheit von STAT3 zu einer Induktion der Bim-Transkription führte, welche durch die Zugabe von IL-6 verstärkt wurde. Jedoch sowohl die Überexpression von IκB-ζ in STAT3 Knock-down Zellen als auch die IL-6 vermittelte Aktivierung von STAT3 bei fehlender IκB-ζ Expression führte nicht zu einer Induktion der Bim-Transkription, was für eine Funktion von IκB-ζ als Koaktivator von STAT3 spricht. Erstaunlicherweise führte der Knock-down von STAT3 in IκB-ζ exprimierenden Zellen zu einer Inhibition der Bim-Transkription und einer verringerten Apoptoseinduktion, obwohl die Bim-Proteinmenge vom STAT3 Knock-down unbeeinflusst blieb. Dies lässt vermuten, dass zum einen IκB-ζ transkriptionsunabhängig die Protein-Menge von Bim erhöhte, z. B. durch eine Stabilisierung der Bim-mRNA, und zum anderen dass STAT3 über eine weitere, Bim unabhängige Funktion, oder über die Modulation der Bim-Aktivität zur IκB-ζ vermittelten Apoptose beiträgt. Die dafür verantwortlichen Mechanismen konnten allerdings im Rahmen dieser Arbeit nicht aufgeklärt werden. Die Annahme, dass IκB-ζ als Koaktivator für STAT3 fungiert, wird des Weiteren durch Untersuchungen unterstützt, welche eindeutig eine Kolokalisation und Interaktion von IκB-ζ mit STAT3 zeigten. Infolgedessen kommt es zu einer Erhöhung der IL-6 induzierten DNA-Bindungs- sowie Transaktivierungsaktivität von STAT3 durch IκB-ζ. Diese IκB-ζ vermittelte Steigerung der STAT3-Aktivität führte letztendlich auch zur positiven Regulation des STAT3-Zielgens SOCS3. Überraschenderweise führte die erhöhte Transkription des SOCS3-Gens jedoch nicht zu einer gesteigerten Expression des Proteins, was für eine posttranskriptionelle Regulation spricht. Zusammenfassend konnten wichtige Einblicke in IκB-ζ abhängige Regulationsprozesse, insbesondere durch die Interaktion mit STAT3, in HepG2 Zellen gewonnen werden. IκB-ζ reguliert nicht nur die STAT3-Aktivität positiv, sondern übt auch pro-apoptotische Effekte aus. In diesem Zusammenhang ist die Beobachtung, dass IκB-ζ die grundlegende anti-apoptotische Funktion von STAT3 zu einem Apoptose fördernden Effekt moduliert, von besonderer Bedeutung. Da der IL-6 abhängige STAT3-Signaltransduktionsweg auch eine zentrale Rolle in der Inflammation und Regeneration der Leber einnimmt, ist zu vermuten, dass IκB-ζ über die Regulation der STAT3-Aktivität auch auf diese Prozesse Einfluss nimmt.IκB-ζ belongs to the unusual members of the IκB protein family, which differ from the classical IκB proteins in structural and functional aspects. It is localized within the nucleus, where it is expressed as an inducible protein. IκB-ζ is not only able to inhibit the transcriptional activation of NF-κB but, due to its transactivation domain, also to activate gene expression. IκB-ζ is strongly expressed in liver tissue and induces the expression of IL-6 in several cell types. Since IL-6 is an activator of the STAT3 signal transduction pathway, that is of tremendous importance in the hepatic cell system the aim of this doctoral thesis was to characterize the relevance of IκB-ζ for hepatocellular processes. The main focus was to investigate the interaction of IκB-ζ with STAT3 and the resulting functional consequences for the STAT3 activity and hepatocellular apoptosis. In the context of this thesis analyses of hepatocellular cell death revealed that IκB-ζ can induce apoptosis in HepG2 cells by modulating the expression pattern of the pro-apoptotic protein Bim and the anti-apoptotic protein Mcl-1, both members of Bcl-2 protein family. The obtained results allow us to conclude that the enhanced expression of Bim and the simultaneous decrease of Mcl-1 expression lead to a synergistical induction of apoptosis. Although the IL-6 dependent STAT3 signal transduction pathway acts in an anti-apoptotic manner, it surprisingly displayed a pro-apoptotic effect in the context of IκB ζ-induced apoptosis. Thus, the stimulation with IL-6 enhanced the pro-apoptotic effect of IκB-ζ through a STAT3-dependent increase of Bim protein expression. Subsequent expression analyses indicated that in the presence of STAT3 the overexpression of IκB-ζ leads to an induction of Bim mRNA transcription, which was further elevated by IL-6. However, overexpression of IκB-ζ in STAT3 knock-down cells as well as the IL-6 mediated STAT3 activation in absence of IκB-ζ did not result in an induction of Bim transcription indicating that IκB-ζ functions as a coactivator of STAT3. Interestingly, the knock-down of STAT3 in IκB-ζ expressing cells inhibited Bim mRNA transcription and led to a reduced induction of apoptosis, although the Bim protein expression was not influenced by the STAT3 knock-down. This suggests that on the one hand IκB-ζ increased the protein expression of Bim independently from its transcription, maybe due to a stabilization of the Bim mRNA, and on the other hand that STAT3 contributed to the IκB-ζ mediated apoptosis through the modulation of Bim activation or via an additional function which is independent of Bim. Unfortunately, the underlying mechanisms could not be fully clarified in the time frame of this doctoral thesis. The assumption that IκB-ζ functions as a coactivator of STAT3 was further supported by investigations which clearly showed a colocalization and interaction of IκB-ζ with STAT3. As a result the IL-6-induced DNA binding and transactivation activity of STAT3 was enhanced by IκB-ζ which finally led to a positive regulation of the STAT3 target gene SOCS3. Surprisingly, the increased transcription of SOCS3 did not result in an enhanced protein expression suggesting that a posttranscriptional regulation is involved. In summary, important insights in IκB-ζ dependent regulation processes, in particular through the interaction with STAT3, were achieved in hepatic HepG2 cells. IκB-ζ not only positively regulates the activity of STAT3, but also exhibits a pro-apoptotic effect. In this context, the IκB-ζ mediated modulation of the basic anti-apoptotic effect of STAT3 toward a pro-apoptotic function is of crucial importance. Due to the pivotal role of the IL-6 dependent STAT3 signal transduction pathway in inflammatory and regenerative processes of the liver it can be assumed that IκB-ζ also influences this processes through the regulation of the STAT3 activity. | |||||||
| Lizenz: |  Urheberrechtsschutz | |||||||
| Fachbereich / Einrichtung: | Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Molekulare Medizin | |||||||
| Dokument erstellt am: | 20.09.2012 | |||||||
| Dateien geändert am: | 20.09.2012 | |||||||
| Promotionsantrag am: | 10.07.2012 | |||||||
| Datum der Promotion: | 11.09.2012 |
