Die Induktion von CCL3, IRF-1, IRF-7 und IL-24 durch Influenza A Virus-Infektion von Monozyten und die Bedeutung eines essentiellen Abschnittes im CCL3-Promotor

Im Verlauf einer Infektion mit dem Influenza-Virus A/PR/8 werden nicht nur respiratorische Epithelien, sondern auch Monozyten und Makrophagen infiziert. Obwohl diese für die Replikation des Virus nur eine untergeordnete Rolle spielen, sind sie für die Koordination und Verstärkung der Immunantwort de...

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1. Verfasser: Becker, Mike
Beteiligte: Gemsa, Diethard (Prof. Dr.) (BetreuerIn (Doktorarbeit))
Format: Dissertation
Sprache:Deutsch
Veröffentlicht: Philipps-Universität Marburg 2008
Hygiene u. Med. Mikrobiologie mit Medizinaluntersuchungsamt
Schlagworte:
IRF
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topic Influenza-A-Virus
CCL3
IL-24
IL-24
Cytokine
Monozyten-Makrophagen-System
IRF-7
Influenza
Monozyt
IRF-1
IRF
CCL3
Immunreaktion
Makrophage
Medizin, Gesundheit
Monocyte
spellingShingle Influenza-A-Virus
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IL-24
Cytokine
Monozyten-Makrophagen-System
IRF-7
Influenza
Monozyt
IRF-1
IRF
CCL3
Immunreaktion
Makrophage
Medizin, Gesundheit
Monocyte
The influenza A/PR/8 virus is not only infectious for respiratory epithelia, but also for monocytes and macrophages. Although these play only a minor role for the replication of the virus, they are important for the co-ordination and amplification of the immune response to the infection. The secretion of regulatory molecules, such as cytokines and chemokines, is crucial to the function of monocytes/macrophages at the interface between the innate and adaptive immune system. Primary monocytes infected by the influenza A virus secrete a variety of cytokines and chemokines, e.g. CCL3 (MIP-1α). CCL3 and its receptors CCR2 and CCR5 regulate the immune response to influenza A virus by recruiting mononuclear cells and by activating other immune cells such as T lymphocytes. Here, the transcriptional regulation of CCL3 by influenza A/PR/8 in monocytes was studied. A region within the CCL3 promotor was identified that is essential for the induction of CCL3 by infection with influenza A/PR/8 or stimulation with LPS. It could be shown that the potential transcription factor binding sites MNP and ICK within this region function synergistically, i.e. only together they are able to maximally induce transcription of CCL3 in response to the stimulus. This is true for both the influenza A infection and the stimulation with LPS. There is strong evidence that one of these binding sites, MNP, actually binds C/EBPb; the binding factors at the other site, ICK, could not be identified as yet. The induction of CCL3 after an infection with influenza A as well as after the stimulation with LPS requires binding of transcription factors at both MNP and ICK sites. This makes the factors involved likely to be part of a core response that respond to a variety of stimuli and makes them an interesting target for therapeutic intervention. The members of the interferon regulatory factor (IRF) family, too, are transcription factors activating the immune system after viral or bacterial infections These factors can be either activated by intracellular signalling pathways or can be newly induced. They in turn regulate the production of cytokines and chemokines like IL-12 and CCL5. Here, the induction of the transcription factors IRF-1 and IRF-7 after an infection of monocytes with influenza A virus was studied. An induction on the mRNA level as well as a de novo protein synthesis could be shown. This emphasises the central role of these factors in activating the immune system in response to extra- and intracellular pathogens. Interleukin-24 (IL-24) is a cytokine discovered in 1996, that has a homology to IL-10 and has been primarly studied beacuse of its anti-proliferative effect on tumour cells. Although IL-24 is different from IL-10 in its effects, it could be shown here that its mRNA is also induced in primary monocytes by an influenza A virus infection. The exact mechnisms by which IL-24 exerts its effects in the setting of viral infections are not known. However, there is evidence that IL-24 may activate the intracellular protein kinase PKR that plays an improtant role during viral infections. Further mechanisms of immune system activation by IL-24 during viral infections will have to be studied.
Die Induktion von CCL3, IRF-1, IRF-7 und IL-24 durch Influenza A Virus-Infektion von Monozyten und die Bedeutung eines essentiellen Abschnittes im CCL3-Promotor
Becker, Mike
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author2 Gemsa, Diethard (Prof. Dr.)
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contents The influenza A/PR/8 virus is not only infectious for respiratory epithelia, but also for monocytes and macrophages. Although these play only a minor role for the replication of the virus, they are important for the co-ordination and amplification of the immune response to the infection. The secretion of regulatory molecules, such as cytokines and chemokines, is crucial to the function of monocytes/macrophages at the interface between the innate and adaptive immune system. Primary monocytes infected by the influenza A virus secrete a variety of cytokines and chemokines, e.g. CCL3 (MIP-1α). CCL3 and its receptors CCR2 and CCR5 regulate the immune response to influenza A virus by recruiting mononuclear cells and by activating other immune cells such as T lymphocytes. Here, the transcriptional regulation of CCL3 by influenza A/PR/8 in monocytes was studied. A region within the CCL3 promotor was identified that is essential for the induction of CCL3 by infection with influenza A/PR/8 or stimulation with LPS. It could be shown that the potential transcription factor binding sites MNP and ICK within this region function synergistically, i.e. only together they are able to maximally induce transcription of CCL3 in response to the stimulus. This is true for both the influenza A infection and the stimulation with LPS. There is strong evidence that one of these binding sites, MNP, actually binds C/EBPb; the binding factors at the other site, ICK, could not be identified as yet. The induction of CCL3 after an infection with influenza A as well as after the stimulation with LPS requires binding of transcription factors at both MNP and ICK sites. This makes the factors involved likely to be part of a core response that respond to a variety of stimuli and makes them an interesting target for therapeutic intervention. The members of the interferon regulatory factor (IRF) family, too, are transcription factors activating the immune system after viral or bacterial infections These factors can be either activated by intracellular signalling pathways or can be newly induced. They in turn regulate the production of cytokines and chemokines like IL-12 and CCL5. Here, the induction of the transcription factors IRF-1 and IRF-7 after an infection of monocytes with influenza A virus was studied. An induction on the mRNA level as well as a de novo protein synthesis could be shown. This emphasises the central role of these factors in activating the immune system in response to extra- and intracellular pathogens. Interleukin-24 (IL-24) is a cytokine discovered in 1996, that has a homology to IL-10 and has been primarly studied beacuse of its anti-proliferative effect on tumour cells. Although IL-24 is different from IL-10 in its effects, it could be shown here that its mRNA is also induced in primary monocytes by an influenza A virus infection. The exact mechnisms by which IL-24 exerts its effects in the setting of viral infections are not known. However, there is evidence that IL-24 may activate the intracellular protein kinase PKR that plays an improtant role during viral infections. Further mechanisms of immune system activation by IL-24 during viral infections will have to be studied.
description Im Verlauf einer Infektion mit dem Influenza-Virus A/PR/8 werden nicht nur respiratorische Epithelien, sondern auch Monozyten und Makrophagen infiziert. Obwohl diese für die Replikation des Virus nur eine untergeordnete Rolle spielen, sind sie für die Koordination und Verstärkung der Immunantwort des Körpers auf die Infektion wichtig. Diese Funktionen an der Schnittstelle zwischen angeborener und erworbener Immunität üben Monozyten/Makrophagen u.a. über die Sekretion regulatorischer Moleküle wie z.B. Zytokine und Chemokine aus. Auch bei der Infektion primärer Monozyten mit Influenza A-Viren kommt es zur Freisetzung einer Vielzahl von Zytokinen und Chemokinen, wie z.B. CCL3 (MIP-1α). CCL3 und seine Rezeptoren CCR2 und CCR5 regulieren die Immunantwort bei einer Influenza A-Virusinfektion durch die Rekrutierung mononukleärer Zellen und die Verstärkung bzw. Aktivierung anderer Immunzellen, u.a. auch der T-Zellen. In dieser Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation der Induktion von CCL3 durch Influenza A/PR/8 in Monozyten untersucht. Im CCL3-Promotor wurde ein Abschnitt identifiziert, der essentiell ist für eine Induktion von CCL3 durch die Infektion mit Influenza A/PR/8 oder durch eine Stimulation mit LPS. Es konnte gezeigt werden, dass die beiden potentiellen Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren innerhalb dieses regulatorischen DNA-Abschnittes (MNP und ICK) synergistisch wirken, d.h. nur zusammen eine maximale Induktion von CCL3 als Antwort auf den entsprechenden Stimulus möglich ist. Dies gilt sowohl für die Influenza A-Infektion als auch für die LPS-Stimulation. Es gibt starke Hinweise dafür, dass an einer dieser beiden Bindungsstellen, MNP, der Transkriptionsfaktor C/EBPβ bindet; der oder die bindenden Faktoren an der ICK-Stelle konnten bisher nicht identifiziert werden. Die Tatsache, dass sowohl eine Influenza A-Infektion als auch eine Stimulation mit LPS das Chemokin CCL3 über die beiden Bindungsstellen MNP und ICK induzieren kann, spricht für eine Aktivierung der dort bindenden Faktoren im Rahmen einer Kernantwort (core response), die als Reaktion auf verschiedene Stimuli vorkommt und stellt damit auch ein interessantes Ziel zu einer möglichen Intervention dar. Zu den Transkriptionsfaktoren, die eine Aktivierung des Immunsystems sowohl bei viralen als auch bei bakteriellen Infektionen vermitteln, gehören auch die Mitglieder der Interferon regulatory factor (IRF)-Familie. Diese können durch intrazelluläre Signalwege aktiviert oder neu induziert werden und regulieren u.a. ihrerseits die Induktion von Zytokinen und Chemokinen wie IL-12 und CCL5. In dieser Arbeit wurde deshalb auch die Induktion der Transkriptionsfaktoren IRF-1 und IRF-7 im Rahmen einer Influenza A-Virusinfektion untersucht. Für beide Faktoren konnte eine Induktion auf mRNA-Ebene und eine de novo-Proteinsynthese gezeigt werden. Dies unterstreicht die zentrale Rolle, die diese Faktoren bei der Aktivierung des Immunsystems als Antwort auf extra- und intrazelluläre Pathogene haben. Interleukin-24 (IL-24) ist ein erst 1996 neu entdecktes Zytokin, das Homologien zu IL-10 aufweist und bisher vor allem wegen seiner anti-proliferativen Wirkung auf Tumorzellen untersucht worden ist. Obwohl es funktionell andere Eigenschaften als IL-10 aufweist, konnte in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass IL-24 auch durch eine Influenza A-Virusinfektion in primären Monozyten auf mRNA-Ebene induzierbar ist. Die genaue Wirkung von IL-24 im Rahmen einer viralen Infektion ist noch nicht aufgeklärt. Es gibt jedoch Hinweise, dass IL-24 eine Aktivierung der intrazellulären Proteinkinase PKR vermitteln kann, die bei viralen Infektionen eine wichtige Rolle spielt. Weitere Mechanismen der Aktivierung des Immunsystems durch IL-24 im Rahmen von viralen Infektionen sind noch zu erforschen.
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A region within the CCL3 promotor was identified that is essential for the induction of CCL3 by infection with influenza A/PR/8 or stimulation with LPS. It could be shown that the potential transcription factor binding sites MNP and ICK within this region function synergistically, i.e. only together they are able to maximally induce transcription of CCL3 in response to the stimulus. This is true for both the influenza A infection and the stimulation with LPS. There is strong evidence that one of these binding sites, MNP, actually binds C/EBPb; the binding factors at the other site, ICK, could not be identified as yet. The induction of CCL3 after an infection with influenza A as well as after the stimulation with LPS requires binding of transcription factors at both MNP and ICK sites. This makes the factors involved likely to be part of a core response that respond to a variety of stimuli and makes them an interesting target for therapeutic intervention. The members of the interferon regulatory factor (IRF) family, too, are transcription factors activating the immune system after viral or bacterial infections These factors can be either activated by intracellular signalling pathways or can be newly induced. They in turn regulate the production of cytokines and chemokines like IL-12 and CCL5. Here, the induction of the transcription factors IRF-1 and IRF-7 after an infection of monocytes with influenza A virus was studied. An induction on the mRNA level as well as a de novo protein synthesis could be shown. This emphasises the central role of these factors in activating the immune system in response to extra- and intracellular pathogens. Interleukin-24 (IL-24) is a cytokine discovered in 1996, that has a homology to IL-10 and has been primarly studied beacuse of its anti-proliferative effect on tumour cells. Although IL-24 is different from IL-10 in its effects, it could be shown here that its mRNA is also induced in primary monocytes by an influenza A virus infection. The exact mechnisms by which IL-24 exerts its effects in the setting of viral infections are not known. However, there is evidence that IL-24 may activate the intracellular protein kinase PKR that plays an improtant role during viral infections. Further mechanisms of immune system activation by IL-24 during viral infections will have to be studied. Im Verlauf einer Infektion mit dem Influenza-Virus A/PR/8 werden nicht nur respiratorische Epithelien, sondern auch Monozyten und Makrophagen infiziert. Obwohl diese für die Replikation des Virus nur eine untergeordnete Rolle spielen, sind sie für die Koordination und Verstärkung der Immunantwort des Körpers auf die Infektion wichtig. Diese Funktionen an der Schnittstelle zwischen angeborener und erworbener Immunität üben Monozyten/Makrophagen u.a. über die Sekretion regulatorischer Moleküle wie z.B. Zytokine und Chemokine aus. Auch bei der Infektion primärer Monozyten mit Influenza A-Viren kommt es zur Freisetzung einer Vielzahl von Zytokinen und Chemokinen, wie z.B. CCL3 (MIP-1α). CCL3 und seine Rezeptoren CCR2 und CCR5 regulieren die Immunantwort bei einer Influenza A-Virusinfektion durch die Rekrutierung mononukleärer Zellen und die Verstärkung bzw. Aktivierung anderer Immunzellen, u.a. auch der T-Zellen. In dieser Arbeit wurde die transkriptionelle Regulation der Induktion von CCL3 durch Influenza A/PR/8 in Monozyten untersucht. Im CCL3-Promotor wurde ein Abschnitt identifiziert, der essentiell ist für eine Induktion von CCL3 durch die Infektion mit Influenza A/PR/8 oder durch eine Stimulation mit LPS. Es konnte gezeigt werden, dass die beiden potentiellen Bindungsstellen für Transkriptionsfaktoren innerhalb dieses regulatorischen DNA-Abschnittes (MNP und ICK) synergistisch wirken, d.h. nur zusammen eine maximale Induktion von CCL3 als Antwort auf den entsprechenden Stimulus möglich ist. Dies gilt sowohl für die Influenza A-Infektion als auch für die LPS-Stimulation. Es gibt starke Hinweise dafür, dass an einer dieser beiden Bindungsstellen, MNP, der Transkriptionsfaktor C/EBPβ bindet; der oder die bindenden Faktoren an der ICK-Stelle konnten bisher nicht identifiziert werden. Die Tatsache, dass sowohl eine Influenza A-Infektion als auch eine Stimulation mit LPS das Chemokin CCL3 über die beiden Bindungsstellen MNP und ICK induzieren kann, spricht für eine Aktivierung der dort bindenden Faktoren im Rahmen einer Kernantwort (core response), die als Reaktion auf verschiedene Stimuli vorkommt und stellt damit auch ein interessantes Ziel zu einer möglichen Intervention dar. Zu den Transkriptionsfaktoren, die eine Aktivierung des Immunsystems sowohl bei viralen als auch bei bakteriellen Infektionen vermitteln, gehören auch die Mitglieder der Interferon regulatory factor (IRF)-Familie. Diese können durch intrazelluläre Signalwege aktiviert oder neu induziert werden und regulieren u.a. ihrerseits die Induktion von Zytokinen und Chemokinen wie IL-12 und CCL5. In dieser Arbeit wurde deshalb auch die Induktion der Transkriptionsfaktoren IRF-1 und IRF-7 im Rahmen einer Influenza A-Virusinfektion untersucht. Für beide Faktoren konnte eine Induktion auf mRNA-Ebene und eine de novo-Proteinsynthese gezeigt werden. Dies unterstreicht die zentrale Rolle, die diese Faktoren bei der Aktivierung des Immunsystems als Antwort auf extra- und intrazelluläre Pathogene haben. Interleukin-24 (IL-24) ist ein erst 1996 neu entdecktes Zytokin, das Homologien zu IL-10 aufweist und bisher vor allem wegen seiner anti-proliferativen Wirkung auf Tumorzellen untersucht worden ist. Obwohl es funktionell andere Eigenschaften als IL-10 aufweist, konnte in dieser Arbeit zum ersten Mal gezeigt werden, dass IL-24 auch durch eine Influenza A-Virusinfektion in primären Monozyten auf mRNA-Ebene induzierbar ist. Die genaue Wirkung von IL-24 im Rahmen einer viralen Infektion ist noch nicht aufgeklärt. Es gibt jedoch Hinweise, dass IL-24 eine Aktivierung der intrazellulären Proteinkinase PKR vermitteln kann, die bei viralen Infektionen eine wichtige Rolle spielt. Weitere Mechanismen der Aktivierung des Immunsystems durch IL-24 im Rahmen von viralen Infektionen sind noch zu erforschen. 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