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dc.contributor.advisor Meyer, Thomas Prof. Dr.
dc.contributor.author Riebeling, Theresa
dc.date.accessioned 2017-01-12T10:27:29Z
dc.date.available 2017-01-12T10:27:29Z
dc.date.issued 2017-01-12
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/11858/00-1735-0000-002B-7D03-6
dc.description.abstract Die intrazelluläre Weiterleitung von Interferonsignalen von der Zytoplasmamembran zum Zellkern wird vermittelt über den Signaltransduktor und Aktivator der Transkription 1 (STAT1), welcher in seiner tetrameren Form als Transkriptionsfaktor an Immunantworten beteiligt ist. In diesem Projekt wurde der Protomerenaustausch zwischen STAT1-Dimeren unter kinetischen Gesichtspunkten untersucht und dabei dieser Prozess als ein potentiell geschwindigkeitsbestimmender Schritt des Aktivierungs-/Inaktivierungs-Zyklus von STAT1 identifiziert. Die Daten unterstützen einen alternativen Mechanismus für den Wechsel zwischen der parallelen und antiparallelen Konformation von STAT1-Dimeren basierend auf der Dissoziation und nachfolgenden Reassoziation von Protomeren, bei dem reziproke Interaktionen innerhalb des N-terminalen Domänendimers zur Stabilisierung eines intermediären Konformationsübergangs nicht benötigt werden. Durch Bindung an spezifische DNA-Zielbereiche, als Gamma-aktivierte Sequenzen (GAS) bezeichnet, wird die Dynamik des Protomerenaustauschs wesentlich beeinträchtigt. In der Sequenz des für das zytoskelettale Strukturprotein Ezrin kodierenden humanen EZR-Gens wurde mittels in silico Analyse ein doppeltes GAS-Motiv als mögliche STAT1-Zielsequenz identifiziert und die Bindung von STAT1-Dimeren an jedes der beiden Elemente sowie eine moderate Geninduktion bestätigt. Allerdings zeigen Mäuse mit einer N-terminalen Substitutionsmutation von STAT1, welche die kooperative DNA-Bindung beeinträchtigt, sowie auch ein kompletter funktioneller Knockout des Stat1-Gens keine veränderte Expression von Ezrin und Moesin in Knochenmarkszellen verglichen mit Mäusen, die das Wildtyp-Molekül exprimieren. In einem Myokardinfarktmodell durch Ligatur des Ramus interventricularis anterior zeigen männliche Mäuse mit Expression der Interferon-γ-irresponsiven STAT1-Mutante höhere Überlebensraten, während weibliche Tiere vor den nachteiligen Effekten des kardialen Remodellings in der frühen Phase geschützt sind. In entzündlichen myokardialen Infiltraten dieser Tiere wurde ein geringfügig höheres Expressionsniveau an tyrosinphosphoryliertem STAT1 nachgewiesen, während die Gesamtproteinmenge an STAT1 gegenüber dem Wildtyp reduziert war. Zellen aus lymphatischen Organen STAT1-defizienter Tiere mit experimenteller autoimmuner Enzephalomyelitis, die als Modell einer T-Helfer-Zell-vermittelten Autoimmunerkrankung verwendet wurde, zeigten einen hyperproliferativen Phänotyp und sezernierten größere Mengen an IFNγ und IL-17A. Injektion dieser Mäuse mit Lipopolysaccharid während der Induktionsphase der experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis hob den hyperproliferativen Phänotyp vollständig auf. Zusammenfassend demonstrieren die Ergebnisse aus dieser Arbeit die Bedeutung einer kooperativen DNA-Bindung und Tetramerstabilisierung von STAT1 im Zusammenspiel komplexer immunologischer Prozesse auch in Abwesenheit infektiöser Pathogene und unterstreichen zudem die Schlüsselrolle von tyrosinphosphoryliertem STAT1 bei der Verknüpfung zwischen angeborenem und erworbenem Immunsystem. de
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 610
dc.title Cellular responses mediated by the transcription factor STAT1 in murine inflammatory diseases de
dc.type doctoralThesis de
dc.contributor.referee Lutz, Susanne Prof. Dr.
dc.date.examination 2016-10-27
dc.description.abstracteng The intracellular transduction of interferon signals from the plasma membrane to the nucleus is mediated by signal transducer and activator of transcription 1 (STAT1) which acts in tetrameric form as a transcription factor in immune responses. In this project, the protomer exchange between STAT1 dimers was studied under kinetic aspects and this process was identified as a potential rate-limiting step in the STAT1 activation/inactivation cycle. The data support an alternative mechanism for the transition between the parallel and anti-parallel conformation of STAT1 dimers based on the dissociation and subsequent reassociation of protomers which does not require reciprocal interactions within the N-terminal domain dimer to stabilize an intermediate conformational state. However, binding to high-affinity STAT-specific target sequences, termed gamma-activated sites (GAS), critically interfered with the exchange dynamics. A tandem GAS element in the promoter of the human gene coding for the cytoskeletal protein ezrin was identified in silico as a putative STAT1 target sequence, and was confirmed to bind dimeric STAT1 on each motif to moderately induce gene transcription. However, mice carrying either an N-terminal substitution mutation of STAT1 affecting cooperative DNA binding or a complete functional knockout of the Stat1 gene did not present with altered expression of ezrin and moesin in bone marrow cells compared with mice expressing the wildtype molecule. In a model of myocardial infarction performed by ligation of the left anterior descending coronary artery, male mice expressing the IFNγ-irresponsive STAT1 mutant displayed higher survival rates, whereas females were protected from adverse cardiac remodelling in the early remodelling phase. The inflammatory infiltrate showed a mild increase in tyrosine-phosphorylated STAT1, while the pool of total STAT1 was significantly reduced in the infarcted areas of knockin animals as compared to their wildtype littermates. In experimental autoimmune encephalomyelitis used as a model for a T helper cell-induced autoimmune disease, cells obtained from lymphatic organs of STAT1-deficient animals at the time of disease onset were hyperproliferative and secreted high amounts of IFNγ and IL-17A. Injection of these mice with lipopolysaccharide during the induction phase of experimental autoimmune encephalomyelitis completely abolished this proliferative phenotype. In summary, the findings demonstrate the role of cooperative DNA binding and tetramer formation of STAT1 in orchestrating complex immunological processes, even in the absence of infectious agents and, furthermore, highlight the function of tyrosine-phosphorylated STAT1 as a key factor facilitating the cross-talk between innate and adaptive immunity. de
dc.contributor.coReferee Katschinski, Dörthe Prof. Dr.
dc.subject.eng STAT1 de
dc.subject.eng Cytokine signalling de
dc.subject.eng Myocardial infarction de
dc.subject.eng Ezrin de
dc.subject.eng Experimental autoimmune encephalomyelitis de
dc.subject.eng Sterile inflammation de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-11858/00-1735-0000-002B-7D03-6-5
dc.affiliation.institute Medizinische Fakultät
dc.subject.gokfull Immunologie / Allergologie / Umweltmedizin / Medizinische Ökologie - Allgemein- und Gesamtdarstellungen (PPN619875445) de
dc.identifier.ppn 876628579

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