Genspezifische Koppelung der Interleukin 8-Transkription mit der Zellgröße im Interleukin-1 Signalweg

Interleukin 1 (IL-1) ist einer der zentralen Mediatoren von Entzündungsreaktionen und unter anderem an der Pathogenese von rheumatischen Erkrankungen, Atherosklerose und neurogenerativen Erkrankungen, der Karzinogenese, sowie lokalen und systemischen Reaktionen auf Pathogene beteiligt. Für die Etablierung gezielter Therapiekonzepte ist die Kenntnis des IL-1-Signalweges daher von zentraler Bedeutung. IL-1 löst über den Interleukin Rezeptor 1 eine intrazelluläre Signalkaskade aus, an deren Ende die Aktivierung der Transkriptionsfaktoren nuclear factor κB und activator protein 1 steht. Hierbei wird offenbar die Gentranskription nicht nur durch die lokale Aktivität solcher Transkriptionsfaktoren, sondern auch durch die (räumliche) Organisation des Chromatins reguliert. Wie genau die IL-1- induzierte Genexpression durch die Chromatinorganisation orchestriert wird, ist ein Thema der aktuellen Forschung. In dieser Arbeit wurde mittels 2D und 3D RNA-Fluoreszenz-in-situ-Hybridisierung (RNA-FISH) an humanen, immortalisierten diploiden Epithelzellen der Retina (hTERT-RPE-1) untersucht, ob sich die radialen Positionen aktiver Genloci und Transkriptionsstellen der Gene IL8, CXCL2 und IL6 im Rahmen der IL-1-Signaltransduktion verändern. Aufgrund der zeitlichen Koregulation der Transkription dieser Gene wurde weiterhin untersucht, ob interallelische und interchromosomale Distanzen zwischen den aktiven Genloci im Rahmen einer IL-1 Stimulation moduliert werden. Zusammengefasst konnte allerdings keine Evidenz für eine signifikante Änderung der radialen Position im nukleären Raum oder eine Änderung der interallelischen und interchromosomalen Distanzen als Hinweis auf eine räumliche Koregulation dieser IL-1-Zielgene festgestellt werden. Neben der Chromatinorganisation scheint auch die Kern- bzw. Zellgröße mit dem Transkriptom einer Zelle assoziiert zu sein, was als size scaling bezeichnet wird. In dieser Arbeit erfolgte erstmals eine Untersuchung eines putativen Zusammenhangs der IL-1-induzierten Genexpression der Gene IL8, IL6 und CXCL2 mit der Kern- und Zellgröße mittels Immunfluoreszenz und 2D und 3D (Immuno-) RNA-FISH in hTERT-RPE-1-Zellen. Immunfluoreszenzexperimente konnten zunächst keine signifikante und reproduzierbare Änderung der Kern- oder Zellgröße in IL-1-stimulierten Zellen im Vergleich zu unbehandelten Zellen zeigen. Detaillierte Einzelzelluntersuchungen ergaben allerdings einen signifikanten und genspezifischen Zusammenhang der IL-1-induzierten IL8 mRNA-Expression mit der Kern- und Zellgröße, welcher für IL6 und CXCL2 nicht beobachtet werden konnte. Die Reaktion einer Zelle auf einen Stimulus scheint also zumindest für das IL8-Gen individuell mit ihrem aktuellen Zustand zusammenzuhängen. Die Möglichkeit, die inflammatorische Reagibilität einer Zelle anhand von Parametern wie individuelle Zellgröße und Genexpression zu bestimmen und so über die Infiltration proinflammatorischer Zellen hinaus entzündlich verändertes Gewebe zu erkennen, könnte langfristig zu neuen diagnostischen Ansätzen in der Pathologie führen. Außerdem zeigen diese Befunde, dass eine hohe interzelluläre Variabilität isogener Zellpopulationen eine stabile, schnelle und flexible Reaktion auf proinflammatorische Mediatoren ermöglicht.

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