Zusammenfassungen englisch/deutsch
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Abstract M.Sc (Biotechnology) Nishanth Gopala Krishna Regulation of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) by protein Kinase C theta (PKC-θ) and cylindromatosis (CYLD) in murine listeriosis and toxoplasmosis The regulation of the immune response plays a critical role in determining the outcome of an infectious disease. NF-κB (nuclear factor 'kappa-light-chain-enhancer' of activated B-cells), is a key signaling molecule which regulates many immunologically important genes. We studied the role of two signaling molecules, protein kinase C (PKC)-θ, an activator of NF-κB and cylindromatosis (CYLD), an inhibitor of NF-κB in two different infectious disease models: murine listeriosis and toxoplasmosis. Our studies revealed that PKC-θ was absolutely essential for eliciting an effective pathogen specific T cell response against both the bacterium Listeria and the protozoan parasite Toxoplasma, but was completely dispensable in generation of Lymphocytic choriomeningitis virus-specific T cells. The numbers of pathogen-specific CD8 and CD4 T cells were drastically -/reduced in Listeria and Toxoplasma infected PKC-θ mice, respectively. The reduced number of -/pathogen-specific T cells resulted in an impaired control of Listeria and Toxoplasma PKC-θ -/- mice. In addition the transfer of wildtype T cells into PKC-θ mice resulted in a normal control of pathogen in both listeriosis and toxoplasmosis, illustrating a cell autonomous function of PKC-θ in pathogen-specific T cells. Our studies on the role of CYLD in Listeria and Toxoplasma revealed that, CYLD did not influence the course of infection in low-dose Listeria infection and toxoplasmosis. However, Cyld deficiency resulted in a 100% survival of mice lethally infected with high dose of Listeria. We identified that in Cyld-/- mice protective, IL-6 activated STAT3, which induced increased fibrin production. CYLD reduced IL-6 production and deubiquitinated cytoplasmic STAT3, which prevented nuclear translocation of activated STAT3 and subsequent fibrin production. IL6-, STAT3- and fibrin-neutralization induced 100% mortality in otherwise protected Cyld-/- mice. Noteworthy, in vivo Cyld siRNA treatment significantly increased activated STAT3, fibrin production and reduced mortality of Listeria-infected wildtype mice indicating a therapeutic potential of CYLD inhibition. In conclusion, the present studies show that both PKC-θ and CYLD strongly regulate the activation of host cells in infectious diseases and in particular they exert a strong effect on the NF-κB- dependent immune responses, and the outcome of the infection. Zusammenfassung M.Sc (Biotechnology) Nishanth Gopala Krishna Regulation of nuclear factor kappa-light-chain-enhancer of activated B cells (NF-κB) by protein Kinase C theta (PKC-θ) and cylindromatosis (CYLD) in murine listeriosis and toxoplasmosis Der Verlauf einer Infektionskrankheit ist stark abhängig vom zugrundeliegenden Pathogen und der Immunreaktion des Wirtsorganismus. Um eine Infektion erfolgreich kontrollieren zu können, ist die Aktivierung verschiedener Zellen des Immunsystems notwendig. Parallel dazu existieren verschiedene Mechanismen eine Immunantwort zu kontrollieren, um eine Immunpathologie zu verhindern. Sowohl die Aktivierung als auch die Suppression von Immunzellen werden wesentlich durch Signaltransduktionsmoleküle reguliert. NF-κB (nuclear factor 'kappa-light-chain-enhancer' of activated B-cells) ist eines der wichtigsten Signalmoleküle des Wirtes für die Regulation einer Vielzahl immunologisch wichtiger Gene. Die Proteinkinase C (PKC)-θ und Zylindromatose (CYLD) sind zwei Signalmoleküle, die die Aktivierung von NF-κB regulieren. Während PKC-θ, eine Serin-Threonin-Kinase, eine wichtige Funktion bei der Aktivierung von NF-κB einnimmt, ist die Deubiquitinase CYLD für die Inhibierung der NF-κB-Aktivität zuständig. In der vorliegenden Arbeit wurde die Rolle der NFκB-Regulatoren PKC-θ und CYLD in verschiedenen Infektionsmodellen untersucht: eine bakterielle Infektion mit L. monocytogenes und eine parasitäre Infektion mit T. gondii. Diese Untersuchungen zeigten, dass PKC-θ essentiell ist, um eine effektive Pathogenspezifische CD4- und CD8-T-Zell-Antwort, gegen L. monocytogenes und T. gondii zu -/- induzieren. Die Anzahl Pathogen-spezifischer CD8- und CD4-T-Lymphocyten in PKC-θ -/- Mäusen war drastisch reduziert, was zu einer verminderten Kontrolle der Erreger in PKC-θ -/- Mäusen führte. Während in PKC-θ Mäusen mit Toxoplasmose sowohl die Th1 als auch die Th2-Antwort stark vermindert war, war im Fall einer Listeria-Infektion nur die Th1-Antwort PKC-θ-abhängig. Für die Induktion Virus-spezifischer T-Zellen spielt PKC-θ hingegen keine Rolle. Es konnte kein Unterschied in der Aktivierung von Caspase-3 zwischen Wildtyp und -/- PKC-θ Mäusen festgestellt werden, was darauf schließen lässt, dass eine erhöhte Apoptose- Rate nicht verantwortlich für die verringerte Zahl an pathogen-spezifischen T-Zellen war. -/- Weiterhin resultierte ein Transfer von Wildtyp-T-Zellen in PKC-θ Mäuse in einer normalen Erregerkontrolle, sowohl bei der Listeriose als auch der Toxoplasmose. Dies zeigt eine Zellautonome Funktion von PKC-θ in Pathogen-spezifischen T-Zellen. Die Untersuchungen zur Rolle von CYLD bei der Listeriose und Toxoplasmose zeigten, dass CYLD keinen Einfluss auf den Verlauf einer milden Infektion hatte, jedoch für das Überleben einer letalen Infektion jedoch essentiell war. Bei einer hoch dosierten systemischen und intrazerebralen Infektion mit L. monocytogenes, minderte CYLD das Überleben durch Inhibierung einer schützenden Immunantwort, die auf einer IL-6 induzierten STAT3-Aktivierung mit erhöhter Fibrin-Produktion beruhte. CYLD reduzierte die IL-6-Produktion von Listeria-infizierten Makrophagen und deubiquitinylierte in Hepatozyten zytoplasmatisches STAT3, welches die Kerntranslokalisation von aktiviertem STAT3 und somit auch die Fibrin-Produktion verhinderte. IL-6-, STAT3- und Fibrin-Neutralisationsexperimente zeigten, dass das Überleben der Cyld-/- Mäusen zu 100% von diesen Faktoren abhängig war. Weiterhin inhibierte CYLD die schützende Fibrin-Ablagerung durch Blockierung der p38 Kinase-abhängigen Plasminogen Activator Inhibitor-1 Expression. Bemerkenswert ist außerdem, dass eine in vivo Behandlung mit Cyld siRNA die STAT3Aktivierung, und somit auch die Fibrin-Produktion, signifikant erhöhte, was zu einer reduzierten Sterblichkeit von Listeria-infizierten Wildtyp-Tieren führte. Eine Inhibierung von CYLD im Wirt könnte somit bei schweren bakteriellen Infektionen therapeutisch sein. Zusammenfassend zeigt die vorliegende Arbeit, dass sowohl PKC-θ als auch CYLD die Aktivierung von Wirtszellen bei Infektion stark regulieren. Folglich stellen die Induktion einer Immunantwort durch PKC-θ wie auch die Inhibierung der Immunantwort durch CYLD einen wichtigen Mechanismus zur Regulierung von Infektionskrankheiten dar. Dabei ist die funktionelle Bedeutung von PKC-θ und CYLD entscheidend vom Zelltyp und dem Pathogen abhängig.
