Dokument: Analyse der intrazellulären Signaltransduktion des Interferon-α Rezeptorkomplexes unter Verwendung von synthetischen Zytokinrezeptoren

Titel:	Analyse der intrazellulären Signaltransduktion des Interferon-α Rezeptorkomplexes unter Verwendung von synthetischen Zytokinrezeptoren
Weiterer Titel:	Analysis of intracellular signal transduction of the interferon-α receptor complex using synthetic cytokine receptors
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=66921
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20241009-125834-4
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Zöllner, Nele [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 6,85 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 02.10.2024 / geändert 02.10.2024
Beitragende:	PD Dr. Floß, Doreen M. [Gutachter] Prof. Dr. Nettersheim, Daniel [Gutachter] Prof. Dr. Schaper, Fred [Gutachter]
Stichwörter:	Interferon-α, Signaltransduktion, Synthetik Cytokine Receptors
Dewey Dezimal-Klassifikation:	600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften » 610 Medizin und Gesundheit
Beschreibungen:	Typ I Interferone (IFN) sind potente Inhibitoren viraler Replikation. Sie sind sowohl Teil des angeborenen als auch des erworbenen Immunsystems und Fehlregulationen oder Defekte sind mit einer weiten Bandbreite von Krankheitsbildern verbunden, die von übermäßiger viraler Replikation bis hin zu Autoimmunreaktionen reichen. Interferone sind Proteine, die bei viraler Infektion ausgeschüttet werden, an spezifische Oberflächenrezeptoren (Interferonrezeptoren) binden und daraufhin eine Signalkaskade anstoßen, die zur Aktivierung verschiedenster Gene (interferon stimulated genes; ISGs) führt. Diese greifen einerseits in den viralen Lebenszyklus ein und sind andererseits daran beteiligt, das erworbene Immunsystem zu aktivieren. In dieser Arbeit wurde die Signaltransduktion des Typ I Interferon-Rezeptorkomplexes mit Fokus auf die signal transducer and activator of transcription (STAT) 1 und 2 Aktivierung analysiert. Hierfür wurden synthetische Rezeptoren (SyCyRs) erstellt, welche die natürlichen murinen und humanen Typ I Interferon-α/β Rezeptoreinheiten IFNAR1 und IFNAR2 phänokopieren. Die Transmembrandomänen (TMD) und die intrazellulären Domänen (ICD) der natürlichen IFNAR1 und IFNAR2 blieben erhalten, wobei die extrazellulären Domänen durch nanobodies ausgetauscht wurden, die spezifisch die fluoreszierenden Proteine green fluorescent protein (GFP) oder mCherry binden. Hierdurch konnten multimere, single-binding GFP-mCherry-Liganden genutzt werden, um Rezeptorkomplexe mit den synthetischen IFNAR1/IFNAR2 zu bilden und STAT1/2 abhängige Signaltransduktion über die Tyrosinkinasen Januskinase 1 (JAK1) und Tyrosinkinase 2 (TYK2) zu initiieren. Mit homodimeren GFP- oder mCherry-Liganden wurde gezeigt, dass nur IFNAR2- und nicht IFNAR1-Homodimere in der Lage sind, den STAT1/2 Signalweg zu aktivieren. Analysen des Transkriptoms ergaben, dass zwischen der Signaltransduktion der synthetischen IFN Typ I Stimulation und der Aktivierung von Typ I IFN-Rezeptoren mit IFNα4 eine große Ähnlichkeit besteht. Zudem konnte die antivirale Aktivität der SyCyRs in einem zellkulturbasierten Infektionsmodell mit MC57 Zellen bestätigt werden. Hierbei wurde durch die SyCyR-IFNAR-Aktivierung die Replikation des vesicular stomatitis virus (VSV) deutlich gehemmt. Unter Nutzung von Deletions- und Mutationsvarianten der intrazellulären Domäne des murinen IFNAR2, wurden die Tyrosine Y510 und Y335 als spezielle Phosphorylierungsstellen bei der Aktivierung von STAT1/2 verifiziert. Den anderen Tyrosinen des murinen IFNAR1 oder IFNAR2 konnte hierbei keine Beteiligung zugewiesen werden. Eine vergleichende Analyse mit den synthetischen humanen IFNARs unterstützt dieses Ergebnis. Zusammenfassend konnte mittels der synthetischen Rezeptoren gezeigt werden, dass die Signaltransduktion synthetischer Interferon Typ I Rezeptoren vom IFNAR2 ausgeht und nicht vom IFNAR1. Type I interferons (IFNs) are involved in various mechanisms of the innate and adaptive immune response. They are part of the first line of defense against viral infections. A corrupted regulation or a defect in IFN signaling leads to various diseases, from virus replication to autoimmunity. Interferons are proteins, released upon viral infection, that bind their specific cell surface receptor (interferon receptor) and initiate a signal cascade that leads to the activation of a variety of interferon stimulated genes (ISGs). This way the virus gets attacked on different stages in its lifecycle and at the same time the adaptive immune response is activated. Here, the signal transduction of the type I interferon receptor complex was analyzed, with focus on the activation of signal transducer and activator of transcription (STAT) 1 and 2. Fully synthetic biological switches of the natural murine and human type I interferon-α/β receptors IFNAR1 and IFNAR2 were therefore generated. While the transmembrane (TMD) and intracellular domains (ICD) of natural IFNAR1 and IFNAR2 were conserved, the extracellular domains (ECD) were exchanged by nanobodies directed either against the fluorescent proteins mCherry or green fluorescent protein (GFP). Synthetic receptor complexes (SyCyRs) of IFNAR1/IFNAR2 were induced, using multimeric single-binding GFP-mCherry ligands and initiated STAT1/2 mediated signal transduction via janus kinase 1 (JAK1) and tyrosine kinase 2 (TYK2). Homodimeric GFP or mCherry ligands were used, showing that only IFNAR2 but not IFNAR1 homodimers were able to induce STAT1/2 signaling. Moreover, synthetic murine type I IFN signaling was highly comparable to IFNα4 signaling, as revealed by transcriptome analysis. In a cell culture-based viral infection model using MC57 cells, replication of vesicular stomatitis virus (VSV) was significantly inhibited after stimulation of the SyCyR-IFNAR with synthetic ligands. Using deletion variants and point mutations of the intracellular domain, the tyrosines Y510 und Y335 in murine IFNAR2 were verified, as unique phosphorylation sites for STAT1/2 activation. An involvement of other tyrosine residues of IFNAR1 or IFNAR2 in STAT phosphorylation was not seen. This was supported by similar findings in comparative analysis of synthetic human IFNARs. In summary, our data implicates that synthetic type I IFN signal transduction is originating from IFNAR2 and not IFNAR1.
Lizenz:	Dieses Werk ist lizenziert unter einer Creative Commons Namensnennung 4.0 International Lizenz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Biochemie und Molekularbiologie II
Dokument erstellt am:	09.10.2024
Dateien geändert am:	09.10.2024
Promotionsantrag am:	02.05.2024
Datum der Promotion:	24.09.2024