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Pathway-specific regulation of macrophage antimicrobial responses by Mediator kinase
Maurizio Forte
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Zentrum für Molekulare Biologie
Studiumsbezeichnung bzw. Universitätlehrgang (ULG)
Doctor of Philosophy-Doktoratsstudium Molecular Biosciences Molekulare Biologie
Betreuer*in
Pavel Kovarik
DOI
10.25365/thesis.80551
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-28528.39081.208357-6
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(Print-Exemplar eventuell in Bibliothek verfügbar)
Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Das angeborene Immunsystem wird auf mehreren Ebenen streng reguliert, um eine schnelle und dennoch ausgewogene Reaktion auf externe Reize zu gewährleisten. Diese Arbeit untersucht die Regulation durch transkriptionelle und teilweise auch durch posttranskriptionelle Mechanismen, wobei der Schwerpunkt auf Makrophagen als wichtige Effektorzellen der angeborenen Immunität liegt. Der erste Teil dieser Arbeit beschreibt das Hauprojekt, dass sich auf die Mediator-Kinase konzentriert, die eine zentrale regulatorische Komponente des Transkriptionsapparats darstellt. Die enzymatisch aktiven Untereinheiten der Mediator-Kinase sind die paraloge Proteine CDK8 und CDK19. Als Teil des Mediator-Komplexes moduliert die Mediator-Kinase die signalinduzierte Transkription und wirkt dabei entweder als Aktivator oder als Repressor. Die Dissertation untersucht, wie die Mediator-Kinase die Reaktionen von Makrophagen auf verschiedene Immunreize beeinflusst, wobei der Fokus auf Toll-like-Rezeptoren (TLR)- und JAK-STAT-Signalwegen liegt. Unter Verwendung selektiver niedermolekularer Inhibitoren von Mediator-Kinase in Kombination mit Transkriptom-Profiling, Transkriptionsfaktor-Aktivitätsinferenz und funktionellen Infektionsassays konnte eine starke Regulation von primären Makrophagen durch Mediator-Kinase nachgewiesen werden. Im Gegensatz dazu war die Abhängigkeit in immortalisierten Zelllinien nur schwach ausgeprägt. Die Mediator-Kinase steigerte die JAK-STAT-abhängige Transkription nach Stimulation mit Zytokinen, einschließlich Interferonen (IFNs), unterdrückte jedoch die TLR-induzierte Genexpression. Viele IFN-stimulierte Gene (ISGs) zeigten bei einer Inhibition der Mediator-Kinase eine erhöhte Induktion nach TLR-Stimulation. Motif-Anreicherungsanalysen identifizierten das IFN-stimulierte Response-Element (ISRE) als ein wichtiges regulatorisches Motiv. Dieses Ergebnis deutete darauf hin, dass die TLR-Signalübertragung die ISRE-gesteuerte Transkription auf eine stimulus-spezifische Weise unterdrückt. Die Hemmung der Mediator-Kinase hob diese Unterdrückung auf und verstärkte die Clearance von Listeria monocytogenes, das sowohl den TLR- als auch den JAK-STAT-Signalweg aktiviert. Das zweite Projekt dieser Arbeit untersucht die Hierarchie der Zielerkennung durch das mRNA-destabilisierende Protein Tristetraprolin (TTP) und zeigt, dass das Schicksal der mRNA durch die Bindung im Zellkern vorbestimmt werden kann.
Abstract
(Englisch)
The innate immune system is tightly regulated at multiple levels to ensure a rapid yet balanced response to external cues. This thesis investigates the regulation by transcriptional and to a lesser extent also by post-transcriptional mechanisms, focusing on macrophages as key effector cells in innate immunity. The first part of this thesis centres on Mediator kinase, a core regulatory component of the transcriptional machinery composed of the paralogous cyclin-dependent kinases CDK8 and CDK19. As part of the Mediator complex, Mediator kinase modulates signal-induced transcription, acting as either an activator or a repressor. We investigated how Mediator kinase activity shapes macrophage responses to diverse immune stimuli, focusing on Toll-like receptor (TLR) and JAK-STAT signaling. Using selective small-molecule inhibitors, we conducted a comprehensive series of experiments combining transcriptomic profiling, transcription factor activity inference, and functional infection assays in macrophages. Pharmacological inhibition revealed a robust dependency on Mediator kinase activity in primary macrophages, in contrast to immortalized cell lines. Mediator kinase promoted JAK–STAT-dependent transcription in responses to cytokines, including interferons (IFNs), but repressed TLR-induced gene expression. Many interferon-stimulated genes (ISGs) showed increased induction upon TLR stimulation in the absence of Mediator kinase activity. Motif enrichment analysis identified the interferon-stimulated response element (ISRE) as a key regulatory motif, suggesting that TLR signaling represses ISRE-driven transcription in a stimulus-specific manner. Mediator kinase inhibition relieved this repression, enhancing clearance of Listeria monocytogenes, which engages both TLR and JAK–STAT pathways. The second project of this thesis explores the hierarchy of target recognition by the mRNA-destabilizing protein tristetraprolin (TTP), showing that mRNA fate can be predetermined through nuclear engagement.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Deutsch)
Mediator-Kinase Angeborene Immunsignalwege Virale und bakterielle Infektion Genregulation
Schlagwörter
(Englisch)
Mediator kinase Innate immune signaling Viral and bacterial infection Gene regulation
Autor*innen
Maurizio Forte 
Haupttitel (Englisch)
Pathway-specific regulation of macrophage antimicrobial responses by Mediator kinase
Publikationsjahr
2025
Umfangsangabe
161 Seiten : Illustrationen
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Martin Leeb ,
Marta Russo
AC Nummer
AC17793577
Utheses ID
78995
Studienkennzahl
UA | 794 | 620 | 490 |