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Untersuchungen zur Inhibierung der Expression der Poly(ADP-ribose)Polymerase (PARP) nach Infektion mit Toxoplasma gondii

dc.contributor.advisorLüder, Carsten PD Dr.de
dc.contributor.authorGais, Andrea Nadjade
dc.date.accessioned2012-04-16T14:51:51Zde
dc.date.available2013-01-30T23:50:29Zde
dc.date.issued2008-11-17de
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-0006-AD19-5de
dc.identifier.urihttp://dx.doi.org/10.53846/goediss-296
dc.description.abstractToxoplasma gondii ist ein weit verbreiteter und obligat intrazellulärer protozoischer Parasit, der unter anderem in Menschen meist asymptomatische, lebenslang persistierende Infektionen hervorruft. Er ist aber auch ein wichtiger opportunistischer Krankeitserreger des Menschen. T. gondii hat Mechanismen entwickelt, um innerhalb seines Wirtes langfristig zu persistieren, dabei spielt ein balanciertes Parasit-Wirt-Verhältnis eine wichtige Rolle. T. gondii verändert dazu verschiedene Aspekte in der Wirtszellphysiologie und verursacht neben der Modulation von Wirtszell-Kompartimenten, der Interaktion mit Wirtszell-Signalwegen und der Apoptose auch die Inhibierung der Expression der Poly(ADP-Ribose) Polymerase (PARP)-1. PARP-1 ist ein nukleäres Protein und spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen zellulären Abläufen einschließlich DNA Reparatur, Apoptose, Nekrose und Regulation der Genexpression. Außerdem ist es an der Pathogenese von verschiedenen Krankheiten wie entzündlich-chronischen Erkrankungen, Ischämie und Malaria beteiligt. Ziel dieser Arbeit war es, den Effekt einer Infektion mit T. gondii auf PARP-1 eingehend zu charakterisieren, um neue Erkenntnisse über die Parasit-Wirt- Interaktionen während einer Toxoplasmose zu erlangen. PARP-1-Proteinlevel wurden bereits innerhalb weniger Minuten nach Infektion von Mausmakrophagen mit T. gondii dosisabhängig inhibiert. Da diese Inhibierung in verschiedenen murinen und humanen Zelltypen beobachtet wurde, handelte es sich um ein generelles Phänomen einer T. gondii-Infektion. Die verminderten PARP-1 Proteinmengen führten zu einer signifikant verminderten ADP-Ribosylierung in infizierten Wirtszellen. Vergleichende Untersuchungen mit virulenten und avirulenten T. gondii Stämmen widerlegten die Theorie einer genotyp- oder virulenzabhängigen PARP-1-Inhibierung. Die Inhibierung erfolgte posttranskriptional und unabhängig von einer funktionsfähigen Translationsmaschinerie der Wirtszelle. Durch den Einsatz von Proteasominhibitoren wurde ein Toxoplasma-induzierter PARP-1-Abbau durch Wirtszellproteasomen weitgehend ausgeschlossen. Versuche mit unterschiedlich behandelten Parasiten zeigten, dass die PARP-1-Inhibierung unabhängig von Invasions- oder Replikationsfähigkeit von T. gondii stattfand, denn auch tote Parasiten waren zur PARP-1-Inhibierung in der Lage. Die Sekretion von Wirtszell-eigenen Molekülen, die durch Infektion mit T. gondii induziert wurden, konnte als zugrunde liegender Mechanismus weitgehend ausgeschlossen werden. Dagegen war ein direkter Kontakt zwischen Parasit und Wirtszelle nötig, wie Experimente mit einem in vitro Transwell-System zeigten. Dabei schien ein bisher nicht näher identifiziertes Effektormolekül in der Parasitenmembran für die Herunterregulation von PARP-1 verantwortlich zu sein, wie Fraktionierungen von Parasitenextrakten nahelegten. Das Hauptoberflächenantigen von Toxoplasma, SAG-1, konnte jedoch als parasitäres Effektormolekül ausgeschlossen werden. Möglicherweise könnte es sich bei dem Effektormolekül um eine Protease von T. gondii handeln. Um die funktionelle Bedeutung von PARP-1 und dessen Modulation durch Toxoplasma zu untersuchen, wurde PARP-1 in Monocyten/Makrophagen der Maus stabil überexprimiert (PARP-1hoch Mutanten). Bemerkenswerterweise inhibierte T. gondii nach Infektion die PARP-1-Proteinlevel in überexprimierenden Mutanten auf das gleiche Niveau wie in Wildtypzellen. Die zumindest teilweise erhöhten PARP-1-Proteinmengen in PARP-1hoch Mutanten hatten keinen Einfluss auf Invasion und Replikation des Parasiten im Vergleich zu Wildtypzellen. Expressionsprofile von NF-κB-regulierten Genen in PARP-1 überexprimierenden Mutanten und Wildtypzellen zeigten, dass PARP-1 an der parasiten-vermittelten Verminderung von MIP-2, nicht aber jener von TNF-α beteiligt zu sein schien. Die PARP-1-Inhibierung durch T. gondii könnte daher ein bisher unbekannter Mechanismus des Parasiten sein, in pro-inflammatorische Chemokin-vermittelte Abwehrmechanismen der Wirtszelle einzugreifen. Die zumindest zeitweise Überexpression von PARP-1 verhinderte jedoch nicht die T. gondii-abhängige Inhibierung der Staurosporin-induzierten Wirtszellapoptose, wobei ein Effekt auf Caspase-unabhängige Apoptosewege nicht ausgeschlossen werden konnte. Durch diese Arbeit konnten neue Zusammenhänge zwischen T. gondii und der PARP-1-Inhibierung in Wirtszellen aufgezeigt werden, die zu einem besseren Verständnis der Parasit-Wirt-Interaktionen während einer Toxoplasmose beitragen.de
dc.format.mimetypeapplication/pdfde
dc.language.isogerde
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/de
dc.titleUntersuchungen zur Inhibierung der Expression der Poly(ADP-ribose)Polymerase (PARP) nach Infektion mit Toxoplasma gondiide
dc.typedoctoralThesisde
dc.title.translatedAnalysis of the expression inhibition of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP) after infection with T. gondiide
dc.contributor.refereeGroß, Uwe Prof. Dr.de
dc.date.examination2008-10-30de
dc.subject.dnb570 Biowissenschaften, Biologiede
dc.description.abstractengToxoplasma gondii is a world wide spread and obligate intracellular protozoan parasite, which induces mostly asymptomatic, lifelong persisting infections in humans. Furthermore, it is an important opportunistic pathogen of human beings also. T. gondii has evolved mechanisms to persist lifelong within its host, therefore a balanced parasite-host relationship plays an important role. In addition T. gondii changes different aspects in the host cell physiology and causes modulation of host cell compartments. The interaction with host cell signaling pathways, apoptosis and the inhibition of the poly(ADP-ribose) polymerase (PARP)-1 expression are affected likewise. PARP-1 is a nuclear protein and plays an important part in different cellular events including DNA repair, apoptosis, necrosis and regulation of gene expression. Further it is involved in the pathogenesis of different diseases like inflammational-chronical indispositions, ishemia and malaria. The goal of this work was to characterise the effect of an infection by T. gondii on PARP-1, to get further insights into the parasite-host interactions during a toxoplasmosis. PARP-1 protein levels were inhibited by T. gondii during the first minutes of infection of mouse macrophages in a dose-depending manner. This inhibition was also seen in different murin and human cell lines and therefore has to be a general phenomenon of T. gondii infections. Diminished PARP-1 protein levels were leading to a significant reduced ADP-ribosylation in infected host cells. Comparative experiments with virulent and avirulent T. gondii strains disproved the theory of a genotype- or virulence-depending PARP-1 inhibition. The inhibition occured posttranskriptional and independend of a functional translational machinery of the host cell. A Toxoplasma-induced PARP-1 degradation by the proteasome could be excluded through the use of proteasome inhibitors. Experiments with parasites pretreated differently showed a PARP-1 inhibition independent of the invasion and replication ability of T. gondii, because even dead parasites were able to inhibit PARP-1. The secretion of host cell molecules, which was induced by T. gondii infection, could be excluded as a basic mechanism. Whereas a direct contact between parasite and host cell was necessary, like experiments with a in vitro transwell system showed. A not further characterised effector molecule of the parasite membrane seems to be responsible for the downregulation of PARP-1, like a fractionation of parasite extracts suggested. The major surface antigen of T. gondii, SAG-1, could be excluded of beeing the parasitic effector molecule. Perhaps the effector molecule is a protease of T. gondii. To further characterise the functional importance of PARP-1 and its modulation by Toxoplasma, PARP-1 was stably overexpressed in mouse monocytes/macrophages (PARP-1high mutants). Interestingly, T. gondii was able to inhibit PARP-1 protein levels after infection in overexpressing mutants as well. The at least partly increased PARP-1 protein levels in PARPhigh mutants had no influence on invasion and replication of the parasite compared to wildtype cells. Expression profiles of NF-κB-regulated genes in PARP-1 overexpressing mutants and wildtype cells showed a parasite-mediated decrease of MIP-2, but not of TNF-α by PARP-1. Therefore the inhibition of PARP-1 by T. gondii could be a up to now unknown mechanism of the parasite to interact with pro-inflammatory chemokine-mediated defence mechanisms of the host cell. The at least partial overexpression of PARP-1 could not avoid the T. gondii-dependend inhibition of staurosporin-induced host cell apoptosis yet, but an effect on caspase-independend apoptosis pathways could not be excluded. This work gave new insights into correlations between T. gondii and the PARP-1 inhibition in host cells, which led to a better understanding of parasite-host interactions during toxoplasmosis.de
dc.contributor.coRefereeStülke, Jörg Prof. Dr.de
dc.subject.topicMathematics and Computer Sciencede
dc.subject.gerToxoplasma gondiide
dc.subject.gerPoly(ADP-ribose) Polymerasede
dc.subject.gerParasit-Wirt Interaktionende
dc.subject.engToxoplasma gondiide
dc.subject.engpoly(ADP-ribose) polymerasede
dc.subject.engparasite-host interactionsde
dc.subject.bk42.36de
dc.identifier.urnurn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1944-7de
dc.identifier.purlwebdoc-1944de
dc.affiliation.instituteBiologische Fakultät inkl. Psychologiede
dc.subject.gokfullWde
dc.identifier.ppn599296550de


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