Charakterisierung der Punktmutante E449A in der DNA-Bindedomäne des humanen Transkriptionsfaktors STAT1

Schiffmann, Jannis Christian

dc.contributor.advisor	Meyer, Thomas Prof. Dr.
dc.contributor.author	Schiffmann, Jannis Christian
dc.date.accessioned	2020-06-09T12:47:26Z
dc.date.available	2020-06-30T22:50:02Z
dc.date.issued	2020-06-09
dc.identifier.uri	http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-13CB-1
dc.identifier.uri	http://dx.doi.org/10.53846/goediss-8014
dc.language.iso	deu	de
dc.rights.uri	http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc	610	de
dc.title	Charakterisierung der Punktmutante E449A in der DNA-Bindedomäne des humanen Transkriptionsfaktors STAT1	de
dc.type	doctoralThesis	de
dc.title.translated	Characterization of the point mutation E449A in the DNA binding domain of the human transcription factor STAT1	de
dc.contributor.referee	Meyer, Thomas Prof. Dr.
dc.date.examination	2020-06-23
dc.description.abstractger	STAT-Proteine als zentrale Spieler im JAK/STAT-Signalweg (Janus-Kinase/Signaltansduktor und Aktivator der Transkription) ermöglichen seit ihrer Entdeckung vor über 20 Jahren fortlaufend neue Erkenntnisse über das komplexe Zusammenspiel aus Signaltransduktion, Genaktivierung und Aufrechterhaltung der zellulären Homöostase. Diese Signaltransduktoren und Transkriptionsfaktoren stellen für das Verständnis von Mechanismen auf zellulärer Ebene seit jeher ein paradigmatisches Beispiel dar. Mit Hilfe von Mutagenesestudien einzelner Mitglieder der siebenköpfigen STAT-Familie können strukturbedingte Funktionen jener Transkriptionsfaktoren nachgewiesen werden. Die evolutionär konservierten, negativ geladenen Aminosäurereste E436, D447 und E449 liegen innerhalb der DNA-Bindedomäne des STAT1-Proteins in unmittelbarer Nähe zueinander und könnten eine neue Bindedeterminante für das Importin-alpha-5-Molekül darstellen. Aufgrund modellhafter, kristallografischer Darstellungen offenbart sich eine mögliche Interaktion zwischen jenem Bindemotiv und dem positiven Lysinrest an Position 94 des Karyopherins. Durch Substitution des konservierten Aminosäurerestes Glutamin zu Alanin an Position 449 des STAT1-Proteins sollte es hypothetisch zu einem aberranten IFN-gamma-induzierten, transporterabhängigen Kerntransport kommen. Dadurch müsste die E449A-Mutante von STAT1 eine zytoplasmatische Retention, eine Hyperphosphorylierung sowie eine verminderte transkriptionelle Aktivität ausweisen. Diese postulierten Eigenschaften konnten experimentell bei der Untersuchung der Phosphorylierungskinetik, der Kinetik der induzierbaren Kernakkumulation, der Zielgenaktivierung, der DNA-Interaktion sowie der durch IFN-gamma ausgelösten Genexpression nicht bestätigt werden. Vermutlich reicht eine einzelne Punktmutation an Position E449 des STAT1-Moleküls nicht aus, um die vermutete Interaktion zwischen dem postulierten Bindemotiv von STAT1 und dem positiv geladenem Lysinrest an Position 94 des Carrier-Protein zu destabilisieren. Um die Hypothese abschließend zu falsifizieren, sollten weitere Mutagenesestudien mit Generierung von Zweifach- oder Dreifach-Mutanten mit Punktmutationen der Aminosäurereste E436, D447 und E449 von STAT1 durchgeführt werden. Desweiteren sollte in Betracht gezogen werden, jene vorgeschlagenen Mutagenesestudien mit Versuchen von an Position K94 mutiertem Importin-alpha-5-Protein zu kombinieren.	de
dc.description.abstracteng	Signal transducers and activators of transcription (STAT) proteins play a key role in the Janus Kinase(JAK)/STAT signaling pathway. Since their discovery over twenty years ago, new evidence about the complex interaction of signal transduction, gene activation and cellular homeostasis has continuously been unearthed. The signal transducers and transcription factors illustrate a paradigmatic example for cellular mechanisms. Due to mutagenesis studies of the seven different members of the STAT family, their structural functions have been identified. The evolutionarily conserved, negative amino acid residues E436, D447 and E449 are located in close proximity to each other within the DNA binding domain of the STAT1 protein and might represent a new binding determinant for the importin-alpha-5 molecule. As shown in crystallographic analyses the positive amino acid lysin in position 94 of the carrier protein could interact with that binding motif. Hypothetically, the substitution of glutamine to alanine in position 449 of the STAT1 molecule should lead to an aberrant IFN-gamma-induced, transporter-dependent nuclear transport. As a result, the E449A mutant of STAT1 would have to exhibit cytoplasmic retention, hyperphosphorylation and reduced transcriptional activity. However, during experiments investigating phosphorylation, nuclear accumulation, target gene activation, DNA interaction and IFN-gamma-induced gene expression of STAT1 these assumptions could not be verified. Perhaps, a single point mutation at position E449 of the STAT1 molecule is not sufficient to destabilize the presumed interaction between the postulated binding motif of STAT1 and the positive amino acid lysine at position 94 of the carrier protein. In order to finally falsify the hypothesis, further mutagenesis studies with creation of double or triple mutants with point mutations of the amino acids E436, D447 and E449 of STAT1 should be performed. Also, these suggested studies should be combined with experiments, involving mutants of the Importin-alpha-5 protein with mutations at residue 94.	de
dc.contributor.coReferee	Lutz, Susanne Prof. Dr.
dc.subject.ger	STAT-Protein	de
dc.subject.ger	JAK-Protein	de
dc.subject.ger	JAK	de
dc.subject.ger	STAT	de
dc.subject.ger	STAT/JAK-Signalweg	de
dc.subject.ger	Importin-alpha-5	de
dc.subject.ger	Signaltransduktoren und Aktivatoren der Transkription	de
dc.subject.ger	E449A-Mutante	de
dc.subject.ger	DNA-Bindedomäne	de
dc.subject.eng	JAK	de
dc.subject.eng	STAT protein	de
dc.subject.eng	JAK protein	de
dc.subject.eng	STAT	de
dc.subject.eng	JAK/STAT signaling pathway	de
dc.subject.eng	Signal transducers and activators of transcription	de
dc.subject.eng	Janus Kinase	de
dc.subject.eng	IFN gamma	de
dc.subject.eng	E449A	de
dc.subject.eng	DNA binding domain	de
dc.subject.eng	Importin-alpha-5	de
dc.identifier.urn	urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-13CB-1-3
dc.affiliation.institute	Medizinische Fakultät	de
dc.subject.gokfull	GOK-MEDIZIN	de
dc.description.embargoed	2020-06-30
dc.identifier.ppn	1700287648

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