Bei Entzündungsreaktionen des menschlichen Körpers nimmt das Cytokin Interleukin(IL)L-1 eine Schlüsselrolle ein. IL-1 bewirkt auf zellulärer Ebene eine schnelle und starke Regulation der Expression mehrerer hundert Zielgene. Für die intrazelluläre Übermittlung von IL-1 Signalen ist der Transkriptionsfaktor NF-kappaB von großer Bedeutung, der nach seiner Aktivierung in den Zellkern transloziert und dort an seine DNA-Bindestellen rekrutiert wird. Ein weiterer zentraler Regulator im IL-1 Signalweg ist die Kinase TAK1, die inhibitor of NF-kappaB (IkappaB) kinases (IKKs) und mitogen activated protein kinase kinases (MAPKK) phosphoryliert und in der Folge die NF-kappaB, p38 und JNK Signalwege aktiviert. Während die Komponenten des cytosolischen IL-1 Signalwegs bereits sehr detailliert untersucht wurden, sind die Erkenntnisse zur nukleären Regulation begrenzt. Im Verlauf dieser Arbeit wurden in einem Modell menschlicher Epithelzellen die Mechanismen der nukleären Genregulation in der Entzündungsantwort analysiert. Die IL-1-vermittelte Regulation eines 400 Kilobasen umfassenden CXC-Chemokingen-Clusters auf Chromosom 4 wurde modellhaft mittels ChIPPCR und ChIP-seq hinsichtlich der Chromatinveränderungen und der Rekrutierung von Transkriptionsfaktoren und Kofaktoren untersucht und mit den mRNA Expressionsänderungen von IL-1-induzierten Genen des Clusters korreliert . Charakteristisch für den Promoterbereich IL-1-aktivierter Zielgene war vor allem die Zunahme der Histonmodifikation H3K9ac, eine regulierte p65 NF-kappaB Bindestelle, sowie die Bindung von CTCF und JunD. Reprimierte Zielgene des Clusters zeigten ein methyliertes CpG island , konnten durch Anwendung eines DNA-Methyltransferase-Inhibitors reaktiviert werden und wiesen eine ausgeprägte H3K9me3 auf. Mittels ChIP Kinetiken konnte an den IL-1 induzierten Promotoren der Aufbau eines Aktivierungskomplexes mit einer Öffnung der Nukleosomen-Struktur beobachtet werden. Dabei wurde auch eine bisher nicht bekannte Chromatinrekrutierung der Zellzykluskinase CDK6 an IL-1 Zielgene nachgewiesen. Im Bereich des CXC-Chemokingen-Clusters konnten zudem IL-1 abhängige Enhancer- Strukturen identifiziert werden und genomweite ChIP-Seq Auswertungen zeigten, dass diese neue Enhancer-Klasse von genereller Bedeutung ist (81). Neben diesen Enhancern wurden mittels RNA-seq IL-1 induzierte long intergenic non-coding (linc) RNAs in Epithelzellen detektiert. Nicht nur die Rekrutierung von p65 NF-kappaB und von sechs AP-1 Proteinen an Promotoren und Enhancern, sondern auch alle gemessenen IL-1-regulierten epigenetischen Effekte und die lincRNA-Induktion waren von der Kinase TAK1 abhängig. Diese Ergebnisse weisen TAK1 und p65 NF-kappaB die Rolle von master regulators in der IL-1 abhängigen nukleären Genregulation zu, die im Rahmen dieser Arbeit tiefergehend aufgeklärt werden konnte und so einen Ausgangspunkt für neue Studien und therapeutische Strategien entzündlicher Erkrankungen bietet.
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