Dokument: Impact of USP18 and ISG15 on sensing of HIV-1 infection

Titel:	Impact of USP18 and ISG15 on sensing of HIV-1 infection
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=63628
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20230911-134431-5
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Englisch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Lin, Chaohui [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 3,78 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 11.09.2023 / geändert 11.09.2023
Beitragende:	Univ.-Prof. Dr. Münk, Carsten [Gutachter] Univ.-Prof. Dr. Lang, Philipp [Gutachter]
Stichwörter:	HIV; USP18; ISG15; STING; innate immunity
Dokumententyp (erweitert):	Dissertation
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Sensing of human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1) reverse transcript DNA is mediated by the cyclic GMP-AMP synthase-stimulator of interferon genes (cGAS-STING) pathway. The activated cGAS-STING pathway induces interferons (IFNs), which initiates the expression of hundreds of interferon-stimulated genes through IFN receptors, including interferon-stimulated gene 15 (ISG15), ubiquitin-specific peptidase 18 (USP18), and tumor suppressor p53 (TP53). USP18 expression or ISG15 deletion supports HIV-1 infection by accumulating of misfolded p53 in myeloid cells. Both wild-type p53 and misfolded p53 modulate the cGAS-STING sensing pathway. In addition, p53 acts as a transcription factor that regulates STING expression. Therefore, the mechanisms behind the regulation of HIV-1 infection by misfolded p53 have not been fully explored. Additionally, ISG15 exhibits antiviral activity by conjugating with viral and cellular factors such as cGAS and influenza B virus nucleoprotein. USP18 is not only an ISG15-specific isopeptidase but also negatively regulates interferon signaling and nuclear factor kappa B (NF-κB) signaling. The effects of USP18 and ISG15 on HIV-1 infection, recognition, and sensing in innate target cells have not been explored. Here, we show that USP18 ectopic expression and ISG15 deficiency inhibit STING expression and STING-mediated induction of innate immune responses. Mechanistically, the accumulation of misfolded p53 impaired STING expression and activate in the presence of USP18 or knockout of ISG15. The activity of STING is critically regulated by posttranslational modifications. Here we show that STING is modified by ISG15 in response to cytoplasmic DNA challenge and viral infection. Mechanistically, inhibition of STING ISGylation at K289 decreases STING-mediated-type Ⅰ IFN induction by reducing its oligomerization. Additionally, the elimination of ISGylation of STING is sufficient to repress IFN production in cells with STING-dependent interferonopathies. Our findings thus reveal an important role of p53 in regulating innate immune response at the STING level. Further, we not only reveal an important role of ISGylation in STING-dependent innate immune defense and autoimmune disorders but also provide important knowledge on how induction of IFN is mechanistically regulated. Die Erkennung dernoch nicht integrierten viralen DNA des humanen Immundefizienzvirus Typ 1 (HIV-1) wird durch den zyklischen GMP-AMP-Synthase-Stimulator von Interferon-Genen (cGAS-STING) vermittelt. Der aktivierte cGAS-STING-Stoffwechselweg induziert Interferone (IFN), die über IFN-Rezeptoren die Expression von hunderten von interferonstimulierten Genen auslösen, darunter das interferonstimulierte Gen 15 (ISG15), die ubiquitinspezifische Peptidase 18 (USP18) und der Tumorsuppressor p53 (TP53). Die Expression von USP18 oder die Deletion von ISG15 unterstützt die HIV-1-Infektion durch Akkumulation von fehlgefaltetem p53 in myeloischen Zellen. Sowohl Wildtyp-p53 als auch fehlgefaltetes p53 modulieren den cGAS-STING-Sensing-Weg. Darüber hinaus wirkt p53 als Transkriptionsfaktor, der die STING-Expression reguliert. Die Mechanismen, die hinter der Regulierung der HIV-1-Infektion durch fehlgefaltetes p53 stehen, sind daher noch nicht vollständig erforscht. Darüber hinaus zeigt ISG15 antivirale Aktivität durch Konjugation mit viralen und zellulären Faktoren wie cGAS und dem Nukleoprotein des Influenza-B-Virus. USP18 ist nicht nur eine ISG15-spezifische Isopeptidase, sondern reguliert auch die Signalwege von Interferon und des nuklearen Faktors kappa B (NF-κB) negativ. Die Auswirkungen von USP18 und ISG15 auf die HIV-1-Infektion, -Erkennung und -Sensibilisierung in angeborenen Zielzellen sind noch nicht erforscht worden. Hier zeigen wir, dass die ektopische Expression von USP18 und der Mangel an ISG15 die STING-Expression und die STING-vermittelte Induktion von angeborenen Immunreaktionen hemmen. Mechanistisch gesehen beeinträchtigt die Anhäufung von fehlgefaltetem p53 die STING-Expression und -Aktivierung in Gegenwart von USP18 oder Knockout von ISG15. Die Aktivität von STING wird maßgeblich durch posttranslationale Modifikationen reguliert. Hier zeigen wir, dass STING als Reaktion auf zytoplasmatische DNA-Probleme und virale Infektionen durch ISG15 modifiziert wird. Mechanistisch gesehen verringert die Hemmung der ISGylierung von STING an K289 die STING-vermittelteⅠ-IFN-Induktion durch Verringerung seiner Oligomerisierung. Darüber hinaus ist die Eliminierung der ISGylierung von STING ausreichend, um die IFN-Produktion in Zellen mit STING-abhängigen Interferonopathien zu unterdrücken. Unsere Ergebnisse zeigen somit eine wichtige Rolle von p53 bei der Regulierung der angeborenen Immunantwort auf STING-Ebene. Darüber hinaus zeigen wir nicht nur eine wichtige Rolle der ISGylierung bei der STING-abhängigen angeborenen Immunabwehr und bei Autoimmunerkrankungen auf, sondern liefern auch wichtige Erkenntnisse darüber, wie die Induktion von IFN mechanistisch reguliert wird.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät
Dokument erstellt am:	11.09.2023
Dateien geändert am:	11.09.2023
Promotionsantrag am:	26.05.2023
Datum der Promotion:	07.09.2023