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The role of Tyk2 in type I interferon signalling
identification and characterisation of novel target genes
Elisabeth Hofmann
Art der Arbeit
Dissertation
Universität
Universität Wien
Fakultät
Fakultät für Lebenswissenschaften
Betreuer*in
Mathias Müller
DOI
10.25365/thesis.10482
URN
urn:nbn:at:at-ubw:1-30104.55029.810861-5
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Abstracts
Abstract
(Deutsch)
Die Signaltransduktionskaskade der Janus kinases und signal transducers and activators of transcription (Jak/Stat) stellt eine schnelle Übertragung von Signalen ausgehend von Zelloberflächenrezeptoren zu Zielgenen sicher. Sie ist an zahlreichen Prozessen, wie zum Beispiel während der Entwicklung, des Wachstums und der Immunantwort, beteiligt. Die Jak tyrosine kinase 2 (Tyk2) ist unter anderem in die Signaltransduktion von Typ I Interferonen (IFNα/β) und IL-12 involviert, wo es für die vollständige Aktivierung der Stats notwendig ist. Tyk2-defiziente Mäuse sind einerseits anfälliger auf verschiedenste Pathogene, andererseits resistent gegen Lipopolysaccharid- (LPS-) induzierten Endotoxinschock. Peritoneale Makrophagen weisen in Abwesenheit von Tyk2 eine reduzierte Expression von IFNβ, IFNα-4 und inducible nitric oxide synthase (iNOS) nach LPS Behandlung auf. Der globale Einfluss der Tyk2-Defizienz auf die transkriptionelle Antwort peritonealer Makrophagen auf LPS-Behandlung wurde mittels Microarray-Technologie analysiert. Unter der Verwendung von reverser Transkription (RT) gekoppelt mit quantitativer real-time PCR (qPCR) konnten wir die Microarray-Daten bezüglich der reduzierten Expression von IFNβ und IFN-stimulierten Genen (ISG) verifizieren. Darüber hinaus wurden sechs weitere Gene gefunden, die bis jetzt nicht als LPS- oder IFN-reguliert bekannt waren und die eine Tyk2-abhängige Genregulation aufwiesen.
Während einer vorangegangenen Studie hatte sich gezeigt, dass octamer-binding factor 6 (Oct-6, alias Pou3f1, SCIP, Tst-1) in Fibroblasten durch IFNβ-Behandlung Tyk2-abhängig induzierbar war. Dieser Transkriptionsfaktor zählt zu der Familie der Pit-Oct-Unc- (POU-) Domäne-enthaltenden Proteine und wurde bis jetzt nur im Zusammenhang mit Prozessen während der Entwicklung, nicht aber in Verbindung mit Abläufen im Immunsystem, beschrieben. Wir konnten zum ersten Mal überhaupt zeigen, dass Oct-6 durch Behandlung mit IFN in Fibroblasten und Makrophagen induziert wird. Außerdem wurde Oct-6 nach poly(I:C)-Behandlung sowie im Zuge von Virusinfektionen produziert, was wiederum abhängig von einem funktionierenden Typ I IFN-Signalweg war. Diese IFN-vermittelte Oct-6 Induktion war weitestgehend von der Jak/Stat-Signaltransduktionskaskade abhängig. Des Weiteren konnten wir belegen, dass Stat1 in Folge von IFN-Behandlung an den Oct-6-Promoter bindet. Die Funktion von Oct-6 im Kontext der angeborenen Immunität wurde in Überexpressions- und Deletionsexperimenten untersucht. Die Überexpression von Oct-6 führte zu einer verlängerten Expression von Typ I IFN mRNAs, allerdings hatte endogenes Oct-6 keinen Einfluß darauf. Dass
Oct-6 eine Rolle im Zuge einer Immunantwort spielt, wurde gezeigt, indem die Antworten von WT und Oct-6-defizienten Makrophagen auf poly(I:C)-Behandlung mittels Microarrays und RT-qPCR verglichen wurden. Um die Rolle des neuen ISG Oct-6 im Zuge der angeborenen Immunität vollständig zu erfassen, sind weitere, detailliertere Analysen notwendig.
Abstract
(Englisch)
The Janus kinase / signal transducer and activator of transcription (Jak/Stat) signalling cascade provides a fast way to transmit signals from cell surface receptors to target genes and is involved in numerous pathways including development, growth and immunity. The Jak tyrosine kinase 2 (Tyk2) is amongst others involved in type I interferon (IFNα/β) and IL-12 signalling, where it is required for full activation of Stats. Mice deficient for Tyk2 on the one hand show increased susceptibility to a number of pathogens, but on the other hand are resistant to e.g. lipopolysaccharide- (LPS-) induced shock. In the absence of Tyk2, peritoneal macrophages (PMs) show reduced expression of IFNβ, IFNα-4 and inducible nitric oxide synthase (iNOS) after LPS treatment.
The global impact of the absence of Tyk2 on the transcriptional response of PMs to LPS treatment was analysed in a whole genome microarray experiment. By reverse-transcription (RT) quantitative real-time PCR (qPCR) we could confirm the microarray data with respect to reduced expression levels of IFNβ and IFN-stimulated genes (ISGs) in the absence of Tyk2 as compared to WT. In addition, six genes, that had so far not been described to be regulated in response to LPS or IFN treatment, were found to be induced/repressed after LPS treatment in a Tyk2-dependent manner.
Within another expression profiling experiment, octamer-binding factor 6 (Oct-6; also known as Pou3f1, SCIP or Tst-1) was found to be induced in response to IFNβ in a Tyk2-dependent manner in fibroblasts. This transcription factor belongs to the family of Pit-Oct-Unc- (POU)- domain containing proteins and has been mainly described to be involved in developmental processes, but has not been related to immunity yet. We showed for the first time that Oct-6 is expressed in murine fibroblasts and macrophages after stimulation with IFNs. Oct-6 was also induced in response to poly(I:C) treatment and during viral infections, both in a strictly type I IFN-dependent manner. IFN-mediated induction of Oct-6 was largely dependent on the Jak/Stat signalling pathway and we could demonstrate Stat1 binding to the Oct-6 promoter in response to IFN treatment. With respect to the role of Oct-6, overexpression of Oct-6 resulted in prolonged expression of type I IFN mRNAs, but endogenous levels of Oct-6 did not impact on IFNα/β expression. However, we could demonstrate that endogenous Oct-6 is involved in regulating transcriptional responses to poly(I:C) treatment using microarray and RT-qPCR methods comparing the transcriptomes of WT and Oct-6-deficient macrophages. More detailed analyses will be required to fully elucidate the role of the novel ISG
Oct-6 in innate immunity.
Schlagwörter
Schlagwörter
(Englisch)
Type I Interferons JAK-STAT signaltransduction gene expression Oct-6 transcription factor
Schlagwörter
(Deutsch)
Typ I Interferone JAK-STAT Signaltransduktion Genexpression Oct-6 Transkriptionsfaktor
Autor*innen
Elisabeth Hofmann
Haupttitel (Englisch)
The role of Tyk2 in type I interferon signalling
Hauptuntertitel (Englisch)
identification and characterisation of novel target genes
Paralleltitel (Deutsch)
Die Rolle von Tyk2 in der Typ I Interferon Signaltransduktion ; Identifizierung und Charakterisierung neuer Zielgene
Publikationsjahr
2010
Umfangsangabe
121 S. : Ill., graph. Darst.
Sprache
Englisch
Beurteiler*innen
Markus Heim ,
Thomas Decker
AC Nummer
AC08271330
Utheses ID
9468
Studienkennzahl
UA | 091 | 441 | |