Modulation der Unfolded Protein Response (UPR) bei Überexpression der Hepatitis-B-Oberflächenantigene unter Berücksichtigung des Transkriptionsfaktors ATF6

Abstract

Eine Hepatitis-B-Infektion ist verantwortlich für ca. 350 Millionen chronisch infizierte Menschen. Mehr als 686.000 Menschen sterben an den Folgen der Infektion (Leberzirrhose/ hepatozelluläres Karzinom), weshalb die Mechanismen der intrazellulären Kommunikation dieser Infektion intensiver Forschung bedürfen. Ein direkter, intrinsischer Mechanismus der Zellschädigung bei der Hepatitis-B-Infektion beruht auf der Akkumulation der HBV-Hüllproteine (HBs) im Endoplasmatischen Retikulum (ER) der Hepatozyten, was zu Unfolded Protein Response (UPR), ER-Stress und Apoptose führen kann. Das synthetische Chaperon Phenylbuttersäure (Phenylbutyric acid (PBA)) bewirkt in verschiedenen Modellen für Protein-Aggregationskrankheiten die Auflösung zellschädigender Aggregate.Activating Transcription Factor 6 (ATF6) ist ein ER-Stress regulierender Transkriptionsfaktor. Die Akkumulation von falsch gefalteten Proteinen im ER führt zur proteolytischen Spaltung von ATF6. Der cytosolische Teil von ATF6 wird in den Zellkern transportiert und wirkt als Transkriptionsfaktor zur Bildung von Chaperonen. Das Ziel dieser Studie war die Untersuchung der Wirkung von PBA auf die Aktivierung von ATF6. Die Auswirkungen der PBA-Behandlung auf die HBs-Akkumulation und ER-Stress wurden in HBs-transgenen Mäusen analysiert. Der verknüpfende molekularbiologische Mechanismus zwischen der konsekutiven Feinverteilung sowie der intrazellulären HBs-Aggregate und der Induktion der Akute-Phase-Reaktion sollte zudem aufgeklärt werden.Es konnte gezeigt werden, dass PBA die Proteinexpression natürlicher Chaperone im Maus-Lebergewebe verringerte und die Aktivierung und Kernlokalisation des Transkriptionsfaktors ATF6 induzierte. Das synthetische Chaperon aktivierte vermutlich über den ATF6-Signalweg eine hepatische Akute-Phase-Reaktion. Die Induktion der Akute-Phase-Reaktion durch Freisetzung der Oberflächenproteine aus den Aggregaten könnte die Ursache für die fehlende therapeutische Wirkung von PBA im HBs-transgenen Maus-Modell sein. Zudem beeinflusste PBA den Energiestoffwechsel, der in diesem Zusammenhang für die Proteinfaltung als oxidativer Prozess einen relevanten Faktor darstellt. PBA kann daher nicht für die Therapie der mit HBs-Proteinaggregaten assoziierten hepatozellulären Schädigung herangezogen werden. Hepatitis-B-infection is responsible for approx. 350 million chronically infected people. More than 686.000 people die suffering from effects of the infection (liver cirrhosis/ hepatocellular carcinoma). The mechanism of intracellular communication regarding the infection requires further research. The synthetically chaperone Phenylbutyric Acid (PBA) dissolves cell-damaging aggregates in different models for protein-aggregation diseases. Accumulation of HBV envelope proteins (HBs) in the endoplasmic reticulum (ER) of hepatocytes in patients suffering from chronic HBV-infection may cause a direct, intrinsic mechanism of cell damage. Unfolded Protein Response (UPR), ER-stress and apoptosis could be the outcome of intracellular HBs-accumulation.Activating Transcription Factor 6 (ATF6) is an ER-stress regulating transcription factor. Accumulation of misfolded proteins in the ER causes proteolytic cleavage of ATF6. The cleavage product acts as a transcription factor for the formation of chaperones. The effects of PBA on HBs-accumulation and ER-stress were analyzed in HBs-transgenic mice. The aim of the present study was to investigate the effect of the chemical chaperone PBA on the activation of ATF6. It was very important to set the focus on examination the interlinking molecular biological- mechanism between the distribution of the protein aggregates and the induction of acute-phase-response.The results show that PBA reduced the protein-expression of natural chaperones in liver of HBs-transgenic mice. The activation and translocation of ATF6 to the nucleus was induced. Furthermore PBA probably activates a hepatic acute-phase- response via ATF6-signaling-pathway. The induction of acute-phase-response by releasing surface proteins from aggregates could be one reason for the missing therapeutically effect of PBA in the HBs-transgenic mouse-model. In addition, PBA influenced the energy metabolism, which represents a relevant factor for protein-folding as an oxidative process in this context. Therefore, PBA cannot be used to treat hepatocellular damage associated with HBs-protein aggregates.