Dokument: Die Rolle der p38- und ERK5-MAPK-Kaskaden in der Influenza-A-Virus-Vermehrung

Titel:	Die Rolle der p38- und ERK5-MAPK-Kaskaden in der Influenza-A-Virus-Vermehrung
Weiterer Titel:	The role of p38 and ERK5 kinase cascades in the replication of Influenza A virus
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=5457
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20071127-095035-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Dipl. Biol. Korte, Virginia [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,12 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 27.11.2007 / geändert 27.11.2007
Beitragende:	Prof. Dr. Stephan Ludwig [Gutachter] Prof. Dr. Mehlhorn, Hans-Peter Heinz [Gutachter]
Stichwörter:	Influenza
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Bisher wurden in Säugetierzellen vier mitogen aktivierbare Protein-Kinase- (MAPK) Kaskaden identifiziert, die in der Aktivierung von JNK, ERK1/2, p38 und ERK5 resultieren und eine grundlegende Rolle in der Zellteilung, Differenzierung, Immunantwort oder Überleben von Zellen spielen. Alle vier MAPK-Signalwege werden durch eine Influenza-A-Virus-Infektion aktiviert. Während die JNK-MAPK-Kaskade in die Kontrolle der antiviralen Typ-I-IFN-Induktion involviert ist, unterstützt der ERK1/2-MAPK-Signalweg die virale Vermehrung, indem er den viralen RNP-Export aus dem Zellkern kontrolliert. Über die Aktivierung und Funktion der p38- und ERK5-MAPK in Influenza-A-Virus infizierten Zellen war bisher nur sehr wenig bekannt. Die Aufgabe dieser Arbeit war daher, die Rolle dieser beiden MAPK-Kaskaden in Influenza-A-Virus infizierten Zellen im Detail zu untersuchen. Im Verlauf der Arbeit wurde gezeigt, dass Influenza-A-Viren die Aktivierung von p38 durch die Aktivatoren MKK3 und MKK6 in permissiven und nicht-permissiven Zell-Linien induziert. Ebenfalls konnte erstmals eine ERK5-Aktivierung nach Virus-Infektion demonstriert werden. Durch Stimulation mit RNA, die als Äquivalent für eine virale RNA-Akkumulation während der Replikation genutzt wurde, konnte für beide MAPK eine RNA-abhängige Aktivierung aufgezeigt werden. Inhibition des MKK3/6-p38-Signalweges in infizierten Zellen durch dominant-negative MKK6 oder p38-Inhibitoren resultiert in deutlich reduzierten Titern an Nachkommen-Viren. Die Manipulation der Virus-induzierte Aktivierung von ERK5 oder des Aktivators MEK5 durch Expression von dominant-negativen Mutanten, antisense- oder shRNA-Konstrukten beeinflusste weder die Effizienz der Virus-Replikation, noch die antivirale Antwort auf die Virus-Infektion. Dieses Ergebnis identifizierte den ERK5-Signalweg als erstes Beispiel eines Influenza-A-Virus-induzierten Signalprozesses, welcher nicht mit der Virus-Vermehrung interferiert. Die p38- und ERK5-Aktivierung erfolgt prädominant durch Akkumulation viraler RNA in infizierten Zellen. Die Aktivierung von p38 wird durch die RNA-Sensoren TLR7 und RIG-I, aber nicht TLR3 vermittelt. Während die Blockade der p38-Kaskade keinen Effekt auf die Akkumulation viraler Proteine hatte, konnte ein verspäteter Export der viralen RNP-Komplexe beobachtet werden. Die p38-Kaskade fördert die Virus-induzierte Synthese und Expression von etlichen Zytokinen und Chemokinen, eingeschlossen des proapoptotischen Faktors TRAIL. Es wurde bereits in früheren Arbeiten gezeigt, dass TRAIL die Kaspaseaktivität induziert, was wiederum den viralen RNP-Export beeinflusst. Die Inhibition des RNP-Exportes durch Inhibition der p38-Kaskade korrelierte aber nicht mit einer Änderung der Kaspaseaktivität in den infizierten Zellen. Dies deutet an, dass p38 den RNP-Export über einen anderen Mechanismus regulieren könnte. Zusammenfassend reguliert der MKK6/p38-Signalweg die Virus-induzierte Zytokin-/Chemokin-Synthese und -Expression und wird für eine effiziente Virus-Replikation benötigt, höchstwahrscheinlich über einen supportiven Effekt auf den RNP-Export. Four mitogen-activated protein kinases (MAPK) cascades leading to the activation of the MAPKs JNK, ERK1/2, p38 und ERK5 have been identified in mammalian cells so far. All four MAPKs are activated upon influenza A virus infection. While the JNK MAPK cascade is involved in the control of the typ I IFN induction and thus has an antiviral function, the ERK1/2-MAPK pathway supports viral propagation, because it controls viral RNP export from the nucleus. Until now only little is known about activation and function of the p38- and ERK5-MAPK in influenza A virus infected cells. In this work it was shown that influenza A viruses induce activation of p38 via its upstream activators MKK3 and MKK6 in permissive and non-permissive cell lines. As seen for p38, ERK5 activity is also induced upon productive virus infection. Both MAPKs are activated by stimulation with double-stranded RNA and other RNA species as a mimic for viral RNA accumulation. Inhibition of the MKK3/6-p38 pathway in infected cells by dominant negative MKK6 or p38 inhibitors resulted in slightly but significantly reduced progeny virus titers. However, interference with virus-induced activation of ERK5 or it´s upstream kinase MEK5 by expression of dominant negative mutants, antisense or shRNA constructs does neither affect viral replication efficiencies nor antiviral responses to virus infection. Thus the ERK5 pathway is the first example of an influenza A virus-induced signaling process, which does not interfere with the outcome of virus propagation. Activation of kinases occurs in response to accumulation of viral RNA in the infected cell and p38 activation involves the RNA sensors TLR7 and RIG-I but not TLR3. While blockade of the p38 cascade had no effect on the accumulation of viral proteins, a delayed export of viral RNP complexes was observed. The p38 kinase cascade promoted virus-induced synthesis and expression of several cytokines and chemokines, including the proapoptotic factor TRAIL. TRAIL was previously shown to induce caspase activity that in turn affects RNP export. However, inhibition of RNP export upon inhibition of the p38 cascade did not correlate with a significant alteration of caspase activity in the infected cell. This indicates that p38 might regulate RNP export by a different mechanism. In summary, the MKK6/p38 pathway regulates virus induced cytokine/chemokine synthesis and expression and is required for efficient virus replication, most likely due to its effect on RNP export.
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Mathematisch- Naturwissenschaftliche Fakultät
Dokument erstellt am:	27.11.2007
Dateien geändert am:	27.11.2007
Promotionsantrag am:	20.07.2007
Datum der Promotion:	30.10.2007