Entzündungsreaktionen sind durch rasche, starke und transiente Veränderungen der zellulären Genexpression gekennzeichnet, welche u.a. durch proinflammatorische Zytokine wie Interleukin-1 (IL-1) vermittelt werden. IL-1 beeinflusst dabei sowohl die Syntheserate, als auch den Abbau der messenger (m)RNA Moleküle. Die molekularen Mechanismen, welche die zeitlich koordinierte und dynamische Expression von hunderten von unterschiedlichen IL-1 Zielgenen auf diesen beiden Ebenen des mRNA-Stoffwechels orchestrieren, sind dabei noch unvollständig verstanden. Beim mRNA-Abbau stellt das Decapping einen zentralen, die mRNA Degradation einleitenden Prozess dar. Zunächst erfolgt hierbei die Hydrolyse der 5´-m7-Guanosin-Cap-Struktur durch die katalytische Untereinheit des Decapping-Komplexes DCP2, wonach die mRNA in 5´3´-Richtung durch die Exoribonuklease XRN1 abgebaut wird. DCP2 und XRN1 können dabei u.a. zusammen mit der regulatorischen Untereinheit des Decapping-Komplexes DCP1a und dem scaffold Protein EDC4 in membranlosen, zytoplasmatischen processing bodies (P-Bodies) kolokalisieren. Aufgrund dieser starken, lokalen Konzentration von Faktoren des mRNA-Abbaus besteht die Annahme, dass diese makromolekularen Strukturen präferentielle Kompartimente des mRNA-Abbaus darstellen. Eine alternative Hypothese impliziert P-Bodies als Orte der transienten Lagerung von mRNAs, die dem Translationsprozess vorübergehend entzogen worden sind. Ein übergeordnetes Ziel dieser Dissertation war es, die Relevanz von Decapping-Faktoren im proinflammatorischen signaling zu untersuchen. Dazu wurden im ersten Teil dieser Arbeit posttranslationale Modifikationen von Decapping-Faktoren sowie die dabei beteiligten Enzyme untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass in Abhängigkeit von der IL-1-induzierten, reversiblen Phosphorylierung und K63-abhängigen Ubiquitinylierung von DCP1a durch JNK bzw. TRAF6 die Decapping-Aktivität, die Interaktion von einzelnen Decapping-Faktoren und die Assemblierung von P-Bodies reguliert werden kann. Im zweiten Teil dieser Arbeit wurden zur weiteren Untersuchung der Rolle von Decapping-Faktoren und der dualen Funktion von P-Bodies DCP1a, EDC4 oder XRN1-defiziente Zelllinien mittels des CRISPR/Cas9 Systems etabliert. In diesen Modellsystemen zeigte sich nach der Depletion von EDC4 eine verringerte Phosphorylierung von DCP1a, sodass hier EDC4 eine neue Rolle bei der Rekrutierung der zuständigen DCP1a Kinase JNK spielt. Der knockdown von DCP1a zeigte dagegen eine weitreichende Reduzierung der IL-1-abhängigen Aktivierung von JNK und p38 MAPK, sowie eine Verringerung der NFkB p65 Translokalisation in den Zellkern, wodurch DCP1a als neue regulative Komponente im gesamten IL-1 signaling betrachtet werden kann. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Assemblierung von P-Bodies unmittelbar von der Proteinkonzentration der einzelnen Faktoren abhängig ist. Während die Depletion von DCP1a zu einer Erhöhung der zellulären P-Body-Anzahlen führte, hemmte der knockdown von EDC4 die P-Body-Assemblierung komplett. Die Depletion von XRN1 hingegen bewirkte eine Erhöhung der P-Body-Größe. Mikroskopische Kolokalisationsstudien unter Verwendung von proximity ligation assays zeigten, dass die Depletion von DCP1a, EDC4 oder XRN1 zu einer Reduktion der zytoplasmatischen Protein:Protein-Interaktionen dieser Faktoren außerhalb der P-Bodies führt. Diese Veränderungen der P-Body-Assemblierung nach der Depletion von DCP1a, EDC4 oder XRN1 korrelierten nicht mit einer Veränderung der mRNA-Spiegel der proinflammatorischen Transkripte IL8, IL6, CXCL3 und NFKBIA, so dass der Abbau dieser mRNAs offenbar überwiegend außerhalb von P-Bodies stattfindet. Alle drei knockdowns führten jedoch zu einer transkriptspezifischen Stabilisierung der untersuchten mRNAs. Dieser Effekt war für die NFKBIA mRNA nach der Depletion von XRN1 am stärksten ausgeprägt. Eine systematische Analyse der subzellulären Verteilung der IL8-, NFKBIA- und IL6- Transkripte mittels single molecule RNA-FISH zeigte eine massive Akkumulation der NFKBIA-mRNA, aber nicht der IL8-mRNA, in den P-Bodies der XRN1 knockdown Zellen. Zur Untersuchung der Fragestellung, ob diese Akkumulation der NFKBIA-Transkipte in den P-Bodies Auswirkungen auf den Proteinspiegel des zentralen NFkB-Regulators IkBa aufweist, wurden pharmakologische Inhibitoren der IL-1-Signaltransduktion, der Transkription und der Translation eingesetzt, um so mRNA-und Proteinmengen zu modulieren. Hierdurch konnte keine Auflösung der Akkumulation des NFKBIA-Transkriptes in den P-Bodies der XRN1 knockdown Zellen herbeigeführt werden und es fand sich keine Korrelation zwischen mRNA-Abbaurate, mRNA-Lokalisation und IkBa-Proteinspiegel. Die Ergebnisse dieser Arbeit zeigen damit, dass Decapping-Faktoren im IL-1 Signalweg einerseits posttranslational reguliert werden, andereseits aber auch selbst einen Einfluss auf die IL-1 Signalkaskaden ausüben. Während DCP1a, EDC4 und XRN1 beim Abbau von IL-1-induzierten Transkripten beteiligt sind, ist die Assemblierung von P-Bodies dagegen für diesen Effekt nicht erforderlich. Unter Konditionen mit gehemmtem mRNA-Abbau ermöglicht die dynamische Umverteilung der mRNAs in P-Bodies die Konstanthaltung der zellulären Proteinmenge, indem die kumulierenden Transkripte nicht für die Translation im Zytoplasma zur Verfügung stehen. Somit zeigen diese Daten, dass P-Bodies im proinflammatorischen signaling vor allem als Speicherorte für mRNAs und mRNA-Abbaufaktoren fungieren und so direkt Einfluss auf die Genexpression bei einer Entzündungsreaktion nehmen können.
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