Dokument: Modulation der STAT3-Signaltransduktion durch das Cytomegalovirus

Titel:	Modulation der STAT3-Signaltransduktion durch das Cytomegalovirus
Weiterer Titel:	Modulation of STAT3 Signalling by Cytomegalovirus
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=29643
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20140528-141338-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Rashidi Alavijeh, Jassin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 2,69 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 26.05.2014 / geändert 26.05.2014
Beitragende:	Prof. Dr. med. Hengel, Hartmut [Gutachter] Prof. Dr. rer. nat. Scheller, Jürgen [Gutachter]
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Cytomegaloviren sind ubiquitär-verbreitete, prototypische Beta-Herpesviren, die in immungesunden Individuen meist subklinische Infektionsverläufe zeigen, unter immun-kompromittierenden Bedingungen jedoch aus der Latenz reaktivieren können, um sympto-matische und teilweise fatale Infektionsverläufe zu initiieren. Das humane Cytomegalovirus (HCMV) wird häufig über eine intrauterine Infektion vertikal von der Mutter auf den Fötus transmittiert; eine solche kongenitale Infektion kann schwerwiegende Schäden für den Fötus verursachen. Wegen seiner ausgeprägten Wirtsspezifität kann HCMV leider nicht sinnvoll im Kleintiermodell untersucht werden. Diese Lücke wird durch den Einsatz des taxonomisch eng verwandten Mauscytomegalovirus (MCMV) geschlossen. Vorarbeiten der Arbeitsgruppe zeigen, dass Cytomegaloviren den Jak-STAT-Signalweg modulieren und antagonisieren, insbesondere durch Interaktion mit signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) und STAT2. Auf der anderen Seite zeigen publizierte Befunde jedoch, dass die Infektion mit CMV die Sekretion von löslichen, STAT3-aktivierenden Faktoren induziert. Ziel dieser Arbeit war es deshalb, die Interaktion zwischen Cytomegaloviren und STAT3 zu untersuchen. Es konnte gezeigt werden, dass die Infektion mit MCMV zu einer nachhaltigen Reduktion der STAT3-Proteingesamtmenge führt. Diese Reduktion erfolgte zeitabhängig. Interessanterweise wurde trotz des reduzierten STAT3-Gesamtgehalts eine verstärkte Y705-Phosphorylierung von STAT3 beobachtet, die normalerweise notwendig und indikativ für eine STAT3-Aktivierung ist. Beide Effekte (Phosphorylierung und Reduktion) waren von der Infektions-dosis und von viraler Genexpression abhängig und in unterschiedlichen Zelllinien nachweis-bar. Durch Transwell-Experimente konnte ausgeschlossen werden, dass lösliche Faktoren (z.B. Zytokine) für die Auslösung der beobachteten Effekte ausreichend sind und mit Hilfe entsprechender defizienter Zellen konnte die Unabhängigkeit beider Effekte von IL-6, IL-10 und Jak2 bewiesen werden. Durch Zelllinien, die nur eine der beiden STAT3-Spleiß-Isoformen STAT3alpha oder STAT3beta exprimieren, konnten die Befunde auf beide Isoformen ausgeweitet werden. Zudem konnte durch die Anfertigung fraktionierter Lysate nachgewiesen werden, dass das nach MCMV-Infektion vorzufindende, phosphorylierte STAT3 in den Zellkern transloziert. Obwohl STAT3 nach MCMV-Infektion also phosphoryliert und dementsprechend scheinbar aktiviert vorliegt und auch im Nukleus nachweisbar ist, kommt es interessanterweise nicht zu einer Induktion von Zielgenen wie SOCS3. Selbst die exogene Stimulation dieser Zielgene mit IL-6 kann eine solche Genexpression in MCMV-infizierten Zellen nicht induzieren. Diese Befunde lassen sich zu folgendem Modell verbinden: MCMV unterbindet – über ein noch unbekanntes Genprodukt – die STAT3-abhängige Genexpression nach erfolgter Phosphorylierung und Translokation in den Nukleus. Diese Blockade verhindert die Induktion der negativen Rückkopplung (z.B. durch Gene wie SOCS3) und führt so zu einer Akkumulation von phosphoryliertem STAT3. Da STAT3 selbst auch ein bekanntes STAT3-Zielgen darstellt, führt diese Blockade außerdem zu einer verminderten STAT3-Gesamtmenge. Durch die MCMV-kodierte Immunevasion kommt es also dazu, dass die Phosphorylierung von einem Kennzeichen für STAT-Aktivierung zu einem Indikator für die virale Inhibition der JAK-STAT-Signaltransduktion wird. Zusätzlich wurde überprüft, inwieweit sich die für MCMV erhobenen Befunde auf HCMV übertragen lassen. Hierbei wurde gezeigt, dass HCMV spätestens 48 h nach Infektion die Hyper-IL-6- und IFN-gamma-bedingte Phosphorylierung von STAT3 bzw. STAT1 inhibiert, während der Gesamtgehalt an STAT3 und STAT1 konstant blieb. Außerdem konnte im Infektionsverlauf eine konstitutive STAT3-Phosphorylierung beobachtet werden. Cytomegaloviruses constitute ubiquitously-distributed, prototypic beta-herpesviruses, which cause mostly subclinical infections in immunocompetent individuals, but are able to reactivate from latency under immunocompromised conditions and can cause severe and even fatal infections in some cases. The human cytomegalovirus (HCMV) is often transmitted vertically from the mother to the foetus by placental infection; congenital infection can cause severe symptoms in the foetus, i.e. sensorineural hearing loss. Since HCMV is characterized by a high species-specificity, it cannot be used for in vivo analysis in small animal models. This gap can be closed by studying the taxonomically related mouse cytomegalovirus (MCMV). Preliminary work of this working group could show that cytomegaloviruses modulate and antagonize the Jak-STAT-pathway, especially by interacting with signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) and STAT2. But on the other hand, it was shown by published data that CMV-infection induces the secretion of soluble, STAT3-activating factors. The aim of this work was to investigate the interaction between cytomegaloviruses and STAT3. It could be shown that MCMV infection leads to a selective reduction of overall amounts of STAT3. The decline of STAT3 was time-dependent. Seemingly contradictory, a pronounced increase of Y705-phosphorylated STAT3 was synchronously observed. The Y705-phosphorylation of STAT3 normally indicates the activation of this mediator. Both effects (phosphorylation and reduction) were dependent on the infectious dose, required viral gene expression and occurred in different cell-types. Transwell-experiments excluded a soluble factor being sufficient for STAT3 phosphorylation. With the aid of cell-lines deficient in IL-6, IL-10 or Jak2 it could be shown that both events occur irrespective of these molecules. Taking advantage of cell-lines lacking individual STAT3-splice-isoforms it could be proven that both STAT3alpha and STAT3beta are targets of Y705-phosphorylation by MCMV. Additionally, fractional lysates demonstrated that the phosphorylated STAT3 found in MCMV-infected cells translocates into the nucleus. These findings indicate a substantial shift in the ratio between phosphorylated to non-phosphorylated STAT3, reminiscent of STAT3 activation. Remarkably, although STAT3 became Y705-phosphorylated and translocated into the nucleus in MCMV-infected cells, it did not translate into induction of STAT3 target genes like IRF-1 and SOCS3. Conversely, even IL-6 induced activation of STAT3-dependent gene expression was abolished in MCMV-infected cells. Together these findings lead to a model in which MCMV blocks – through a gene product which is yet to be found – the STAT3-dependent gene expression after phosphorylation and translocation into the nucleus. This inhibition abrogates the induction of the negative feedback loop (i.e. through genes like SOCS3), thereby accumulating phosphorylated STAT3. Since STAT3 itself is a known target gene of STAT3-signaling, the inhibition also reduces the overall amounts of STAT3. Thus, the MCMV-encoded immuneevasion shifts the STAT3-phosphorylation from a hallmark of activation to an indicator of viral inhibition of the Jak-STAT-pathway. Additionally, it was tested in which extent the data compiled for MCMV could be transferred to HCMV. Here it could be shown that HCMV inhibits the Hyper-IL-6- and IFN-gamma-mediated phosphorylation of STAT3 resp. STAT1 at the latest from 48 h post infection. The whole amount of STAT3 and STAT1 was not affected. Besides, a constitutive, cytokine-independent phosphorylation of STAT3 could be observed in the later course of infection.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Virologie
Dokument erstellt am:	28.05.2014
Dateien geändert am:	28.05.2014
Promotionsantrag am:	01.10.2013
Datum der Promotion:	30.04.2014