Dokument: Die Rolle der IFN-gamma induzierten 65 kDa Guanylat-bindenden Proteine mGBP1 bis mGBP5 als Effektormoleküle bei der Erregerabwehr

Titel:	Die Rolle der IFN-gamma induzierten 65 kDa Guanylat-bindenden Proteine mGBP1 bis mGBP5 als Effektormoleküle bei der Erregerabwehr
Weiterer Titel:	Role of the IFN-gamma inducible 65 kDa Guanylate-binding proteins mGBP1 to mGBP5 as effector molecules in pathogen defence
URL für Lesezeichen:	https://docserv.uni-duesseldorf.de/servlets/DocumentServlet?id=8195
URN (NBN):	urn:nbn:de:hbz:061-20080703-082927-2
Kollektion:	Dissertationen
Sprache:	Deutsch
Dokumententyp:	Wissenschaftliche Abschlussarbeiten » Dissertation
Medientyp:	Text
Autor:	Konermann, Carolin [Autor]
Dateien:	[Dateien anzeigen] Adobe PDF [Details] 12,28 MB in einer Datei [ZIP-Datei erzeugen] Dateien vom 26.06.2008 / geändert 26.06.2008
Beitragende:	Prof. Dr. Pfeffer, Klaus [Gutachter] Prof. Dr. Hegemann, J. H. [Gutachter]
Stichwörter:	65 kDa GTPasen, IFN-gamma, Pathogenabwehr
Dewey Dezimal-Klassifikation:	500 Naturwissenschaften und Mathematik » 570 Biowissenschaften; Biologie
Beschreibungen:	Bei den 65 kDa GTPasen handelt es sich um eine Proteinfamilie, die nach IFN-gamma Stimulation zu den am stärksten hochregulierten Genen gehören. Es wurde vermutet, dass es sich bei diesen GTPasen um neue Effektormoleküle handelt, die bei der Abwehr von Pathogenen eine essentielle Rolle einnehmen. Um diese Hypothese zu bestätigen wurden im Rahmen dieser Arbeit zunächst die Expression der bisher bekannten GTPasen mGBP1, mGBP2, mGBP3, mGBP4 und mGBP5 in murinen Makrophagen, Fibroblasten, primären Milzzellen sowie B- und T-Zellen charakterisiert. Zusätzlich zu IFN-gamma waren die GTPasen, außer mGBP4, durch weitere Zytokine z.B. IFN-β und TNF, sowie durch die TLR-Agonisten LPS und poly I:C auch auf Proteinebene induzierbar. Es konnte gezeigt werden, dass die GTPase mGBP4 auf Grund einer Mutation im Spleißdonor nicht zu einem funktionellen Protein translatiert wird. Darüber hinaus konnte eine weitere GTPase, mGBP2/1, identifiziert werden. In verschiedenen Organen T. gondii und L. monocytogenes infizierter Mäuse ließ sich eine deutliche Induktion der GTPasen mGBP1, 2, 3 und 5 nachweisen. Die mikroskopische Analyse von endogenen GTPasen sowie GFP-mGBP Fusionskonstrukten in RAW 264.7 Makrophagen und Fibroblasten zeigte, dass die mGBP Proteine in granulären bzw. vesikelartigen Strukturen im Zytoplasma lokalisiert vorliegen. Nach Infektion von mGBP exprimierenden, IFN-gamma stimulierten Zellen mit T. gondii, ließ sich eine Akkumulation von mGBP2/1, mGBP2 und mGBP3 an der parasitophoren Vakuole des Parasiten beobachten, jedoch nicht von mGBP1 und mGBP5. Die Fähigkeit der GTP-Hydrolyse und die Lokalisation in „toxoplasmatische Vesikel“ schienen von besonderer Bedeutung zu sein, damit das Protein an intrazelluläre Toxoplasmen akkumulierte. Virulente Toxoplasmen waren in der Lage, die mGBP2/1, mGBP2 und mGBP3 Akkumulation aktiv zu inhibieren. Die stabile Expression der GTPasen in Makrophagen führte zu einer deutlichen Verringerung der Toxoplasmenproliferation. Dabei handelte es sich eher um einen toxoplasmastatischen als einen toxoplasmaziden Effekt. Diese Inhibition konnte bei virulenten Toxoplasmen nicht gefunden werden. Mit Hilfe von mGBP2 defizienten Zellen, die nach Etablierung von mGBP2 „knock-out“ Mäusen gewonnen werden konnten, konnte ein anti-mikrobieller Effekt von mGBP2 bestätigt werden. In mGBP2 defizienten Zellen konnten die Toxoplasmen wesentlich besser proliferieren als in wildtypischen Zellen. Weiterhin konnte gezeigt werden, dass mGBP2 defiziente Mäuse suszeptibler gegenüber Infektionen mit Toxoplasmen waren und zudem die Anzahl der Toxoplasmenzysten in den Gehirnen der mGBP2 „knock-out“ Mäuse signifikant höher war als in den Kontrollmäusen. Die Expression von mGBP1, mGBP3 und mGBP5 war in Abwesenheit von mGBP2 nicht alteriert. Zusammenfassend konnte gezeigt werden, dass die GTPasen mGBP1, mGBP3, mGBP5 und insbesondere mGBP2 wesentliche anti-mikrobielle Effektormoleküle bei der Abwehr intrazellulärer Pathogene darstellen. Members of the guanylate-binding proteins (GBP) are among the most abundant Interferon gamma (IFN-gamma) induced proteins. It was proposed, that the 65 kDa GTPases display a novel family of effector molecules against intracellular pathogens. To clarify this hypothesis, expression analyses of the so far known GTPases mGBP1, mGBP2, mGBP3, mGBP4, and mGBP5 in murine macrophages, fibroblasts, B- and T-cells, and primary spleen cells upon various stimuli were carried out. In addition to IFN-gamma, also IFN-beta and TNF as well as LPS and poly I:C were able to induce mGBP protein. Only for mGBP4 no protein expression could be detected. It could be shown that mGBP4 was not translated into a functional protein due to a mutation in a splice donor site. Furthermore, a novel GTPase, named mGBP2/1, could be identified. Additionally, after infection of mice with T. gondii or L. monocytogenes the GTPases mGBP1 to mGBP5 were highly upregulated in several organs. Microscopic analyses of GFP-mGBP fusion-proteins or endogenous stained GTPases revealed a cytoplasmic distribution in vesicular-like structures. After infection of IFN-gamma stimulated cells with T. gondii an accumulation of mGBP2/1, mGBP2, and mGBP3 at the parasitophorous vacuole (PV) could be monitored. This accumulation did not occur with mGBP1 and mGBP5. The ability of GTP hydrolyzation and the localization in „toxoplasmic“ vesicles seems to be important for the detection of the intracellular toxoplasma. Toxoplasma from the virulent BK strain were able to actively circumvent the accumulation of the GTPases mGBP2/1, mGBP2, and mGBP3 around the PV. Stable expression of GFP-mGBP in macrophages caused a significant reduction in toxoplasma proliferation. This effect seemed to be a more toxoplasma-static rather than toxoplasma-cidal. This inhibition was abolished when virulent toxoplasma were analyzed. After establishment of mGBP2 knock-out mice this anti-pathogenic effect could be approved: the toxolasma replicated more efficient in mGBP2 deficient cells than in wildtype control cells. More importantly, mGBP2 deficient cells were more susceptible during chronic infection with T. gondii as wildtype littermates. Moreover, the number of cysts in brains of mGBP2 knock-out mice was much higher in comparison to brains from wildtype mice. The expression levels of the other GTPases war not altered when mGBP2 was missing. Taken together, it could be shown that mGBP1, mGBP3, mGBP5, and especially mGBP2 represent novel effector molecules important in resistance against intracellular pathogens.
Rechtliche Vermerke:	geprüft
Lizenz:	Urheberrechtsschutz
Fachbereich / Einrichtung:	Medizinische Fakultät » Institute » Institut für Medizinische Mikrobiologie
Dokument erstellt am:	26.06.2008
Dateien geändert am:	26.06.2008
Promotionsantrag am:	18.04.2008
Datum der Promotion:	18.06.2008