Die Rolle der aminoterminalen Coiled-coil-Domäne von STAT1 in der Interferonantwort

Das Existieren von Signalwegen innerhalb einer Zelle sowie zwischen verschiedenen Zellen ist unabdingbar für das Überleben aller mehrzelliger Organismen. Sie ermöglichen eine suffiziente Adaptation jeder einzelnen Zelle an wechselnde äußere Bedingungen. In der Literatur sind eine Vielzahl unterschie...

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Main Author: Ziegler, Benjamin
Contributors: Meyer, T. (Prof. Dr.) (Thesis advisor)
Format: Dissertation
Language:German
Published: Philipps-Universität Marburg 2014
Innere Medizin
Subjects:
Online Access:PDF Full Text
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Description
Summary:Das Existieren von Signalwegen innerhalb einer Zelle sowie zwischen verschiedenen Zellen ist unabdingbar für das Überleben aller mehrzelliger Organismen. Sie ermöglichen eine suffiziente Adaptation jeder einzelnen Zelle an wechselnde äußere Bedingungen. In der Literatur sind eine Vielzahl unterschiedlicher Mechanismen beschrieben, die eine Zelle dazu befähigen, extrazelluläre Signale in das Innere der Zelle zu leiten. Ein in den letzten Jahren intensiv untersuchter Signalübertragungsmechanismus ist der sogenannte JAK-STAT-Signalweg. Dieser Signalweg ermöglicht einer Zelle, extrazelluläre Informationen zu erkennen und bis in ihren Kern fortzuleiten. Zunächst erkennen zellmembranständige Rezeptoren extrazelluläre Signale in Form von Zytokinen wie Interleukine und Interferone. Diese aktivieren an den Rezeptor gebundene, intrazelluläre Januskinasen (JAK). Im nächsten Schritt katalysieren die JAKs die Tyrosin-Phosphorylierung der STAT-Proteine (Signal Transducers and Activators of Transcription), welche anschließend dimerisieren. Die dimerisierten STAT-Moleküle erkennen spezifische Promotorregionen ihrer Zielgene und bewirken schließlich eine Modifikation der Transkription der entsprechenden Gene. In der vorliegenden Arbeit wurde die Bedeutung konservierter Aminosäurereste in der aminoterminalen Coiled-coil-Domäne des STAT1-Proteins untersucht. Dazu wurden Punktmutationen als Alanin-Scans an den Stellen 136, 137, 138, 139 und 143 sowie eine doppelte Punktmutation 136/137 mittels Mutagenese in ein STAT1-kodierendes Plasmid eingeführt. Auf diese Weise konnten mutierte STAT1-Proteine gewonnen werden, die mithilfe von Fluoreszenzmikroskopie, Western-Blot-, Reportergen-, Gel-Shift- und RT-PCR-Versuchen charakterisiert wurden. Die Ergebnisse der durchgeführten Versuche zeigten keine signifikanten Unterschiede im Vergleich der untersuchten Mutanten mit dem Wildtyp. Dies legt nahe, dass ein Austausch der beschriebenen Aminosäuren in der Coiled-coil-Domäne die funktionelle Integrität von STAT1 bei der Interferonantwort nicht eingeschränkt. Die im Rahmen dieser Arbeit festgestellten Ergebnisse werden durch Arbeiten anderer Autoren bestätigt (Mertens et al., 2006). Sie konnten unter anderem zeigen, dass die konkrete Abfolge der Aminosäuren dieser Sequenz nicht von entscheidender Bedeutung ist und auch ein umfangreicher Austausch von Aminosäuren die regelrechte Signaltransduktion nicht beeinträchtigt. Eine starke Kürzung der Sequenz führt jedoch in entsprechenden Experimenten zu einer persistierenden Phophorylierung von STAT1. Es ist daher anzunehmen, dass die funktional intakte Coiled-coil-Domäne notwendige Voraussetzung für die Umlagerung der Konformation von phosphorylierten STAT1-Dimeren ist. Diese Konformationsänderung ist erforderlich, um das phosphorylierte STAT1 einer Dephosphorylierung und damit der Beendigung der Signalübertragung zugänglich zu machen. Für die Funktion des Proteins scheint daher die Coiled-coil-Domäne mit ihren Eigenschaften als ausreichend lange und flexible Kette von Aminosäuren von großer Bedeutung zu sein. Einzelne Aminosäuren können in dieser Kette aber ohne Folgen ausgetauscht werden.
DOI:https://doi.org/10.17192/z2014.0562