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Effects of IFN-I signaling on metabolic reprogramming in Listeria monocytogenes infection
Duygu Demiroz Bas
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium NAWI Bereich Lebenswissenschaften (DissG: Molekulare Biologie)
Betreuer*in
Thomas Decker
DOI
10.25365/thesis.69380
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-12303.50122.207268-1
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das lebensmittelbedingte Bakterium Listeria monocytogenes (Lm) ist die Ursache der Listeriose, die für schwangere Frauen und immungeschwächte oder ältere Menschen schädlich ist. Beim Verzehr von kontaminierten Lebensmitteln kann Lm die Darmbarriere überwinden, um seine Zielorgane zu erreichen. Eine Lm-Infektion erzeugt eine Zytokinreaktion, die die Synthese von Typ-I-Interferonen (IFN-I) umfasst. IFN-I induzieren antimikrobielle und entzündliche Genexpression durch Zusammenbau des ISGF3-Komplexes, der die DNA-bindende Untereinheit IRF9 enthält. Die IFN-I-Synthese während der Infektion verringert das Überleben der infizierten Mäuse. Die Gründe dafür sind unvollständig verstanden. Hier untersuchen wir die Möglichkeit, dass die metabolische Reprogrammierung zu den unerwünschten Wirkungen von IFN-I beiträgt. Durch den Vergleich von Mäusen, denen der IFN-I-Rezeptor (Ifnar1-/-) fehlt, mit solchen, denen die ISGF3-Untereinheit IRF9 fehlt, grenzen wir den Beitrag der Transkription zu den Effekten von IFN-I auf die Lm-Infektion weiter ab. Unsere Daten zeigen, dass die Überlebensraten von Lm-infizierten Irf9-/- und Ifnar1- /- Mäusen variieren, obwohl ihre Bakterienbelastung in Leber und Milz ähnlich ist. BM- Transplantationsexperimente zeigen, dass hämatopoetische Zellen die Hauptursache für die unerwünschte Anti-Listerien-Reaktion sind, wobei auch nicht-hämatopoetische Zellen eine gewisse Rolle spielen. RNAseq und die gezielte Messung von Metaboliten, die aus dem Stoffwechsel von Glukose, Fettsäuren und Glutamin stammen, zeigen, dass eine Infektion allein viele Stoffwechselveränderungen in der Leber von Wildtyp-Tieren induziert. Die Leber sowohl von Irf9-/- als auch von Ifnar1-/- Mäusen zeigte eine angereicherte Expression von Genen der oxidativen Phosphorylierung und des Fettsäurestoffwechsels (FA). Die Metabolitkonzentrationen zeigten sowohl in Irf9-/- als auch in Ifnar1-/- eine reduzierte FA- Oxidation (FAO) sowie einen reduzierten TCA-Zyklus und induzierte Glutaminolyse- Zwischenprodukte in Ifnar1-/-, jedoch nicht in Irf9-/- Leber. In Makrophagen beobachteten wir eine erhöhte Glykolyse nach Lm-Infektion. Ifnar1-/- Makrophagen senkten zusätzlich den FAO- Zyklus und erhöhten leicht die Glutaminolyse nach Lm-Infektion. Unsere Daten deuten darauf hin, dass der IFN-I-Signalweg den FA-Stoffwechsel in einer teilweise ISGF3-abhängigen Weise und den Glutaminstoffwechsel und die Zwischenprodukte des TCA-Zyklus in einer ISGF3- unabhängigen Weise reguliert.
Abstract
(Englisch)
Food-borne bacterium Listeria monocytogenes (Lm) is the cause of listeriosis that is detrimental for pregnant women and immunocompromised or elderly persons. Upon consumption of contaminated food, Lm can transverse the intestinal barrier to reach its target organs. Lm infection generates a cytokine response that includes the synthesis of type I interferons (IFN-I). IFN-I induce antimicrobial and inflammatory gene expression through assembly of the ISGF3 complex that includes the DNA-binding subunit IRF9. IFN-I synthesis during infection decreases the survival of infected mice. The reasons for this are incompletely understood. Here we investigate the possibility that metabolic reprogramming contributes to the adverse effects of IFN-I. By comparing mice lacking the IFN-I receptor (Ifnar1-/-) with those lacking the ISGF3 subunit IRF9 we further delineate the contribution of transcription to the effects of IFN-I on Lm infection. Our data show that survival rates of Lm-infected Irf9-/- and Ifnar1-/- mice vary although their bacterial loads in liver and spleen are similar. BM transplantation experiments show that hematopoietic cells are the main drivers of the adverse anti-Listeria response with some contribution of non-hematopoietic cells. RNAseq and targeted measurement of metabolites derived from the metabolism of glucose, fatty acids and glutamine show that infection alone induces many metabolic changes in the livers of wild-type animals. Livers from both Irf9-/- and Ifnar1-/- mice showed enriched expression of oxidative phosphorylation and fatty acid (FA) metabolism genes. Metabolite levels demonstrated reduced FA oxidation (FAO) in both Irf9-/- and Ifnar1-/-, and reduced TCA cycle and induced glutaminolysis intermediates in Ifnar1-/- but not Irf9-/- livers. In macrophages we observed increased glycolysis upon Lm infection. Ifnar1-/- macrophages additionally lowered FAO and slightly increased glutaminolysis after Lm infection. Our data suggest that IFN-I signaling regulates FA metabolism in a partially ISGF3-dependent manner and glutamine metabolism and TCA cycle intermediates in an ISGF3-independent manner.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Metabolic reprogramming IFN-I signaling Listeria monocytogenes
Schlagwörter
(Deutsch)
metabolische Umprogrammierung IFN-I Signalweg Listeria monocytogenes
Autor*innen
Duygu Demiroz Bas
Haupttitel (Englisch)
Effects of IFN-I signaling on metabolic reprogramming in Listeria monocytogenes infection
Paralleltitel (Deutsch)
Effekte des IFN-I Signalweges auf die metabolische Umprogrammierung bei Listeria monocytogenes Infektionen
Publikationsjahr
2020
Umfangsangabe
vi, 120 Seiten : Illustrationen, Diagramme
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Sylivia Knapp ,
Pavel Kovarik
Klassifikation
42 Biologie > 42.13 Molekularbiologie
AC Nummer
AC16116604
Utheses ID
57858
Studienkennzahl
UA | 794 | 685 | 490 |