Rolle und Regulation der intrazellulären Caspaseaktivität für die Influenzavirus-Replikation

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Influenza-A-Viren (IAV) stellen jedes Jahr eine Bedrohung für die Gesundheit vieler Menschen dar. In der IAV-infizierten Zelle werden nicht nur eine Vielzahl von Signalkaskaden ausgelöst, um den Eindringling zu bekämpfen, sondern das Virus weiß auch die Wirtszelle so zu manipulieren bzw. die antiviralen Mechanismen so auszunutzen, dass die eigene Replikation vorangetrieben wird. Für die Entwicklung von antiviralen Strategien ist es daher wichtig, das komplexe Zusammenspiel der Virusreplikation mit den in der Wirtszelle ausgelösten Signalwege zu verstehen. Da IAV das segmentierte Genom im Kern der Wirtszelle replizieren, ist es für die Bildung neuer infektiöser Virionen an der Zellmembran unabdingbar, dass das virale Genom in Form von Ribonukleoproteinkomplexen (RNPs) aus dem Kern transportiert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde die Bedeutung der Apoptosesignalkaskade für den RNP-Kernexport bzw. für die Replikation des IAV und deren Regulation in der IAV-infizierten sekundären Zellkultur untersucht. Dabei wurde gezeigt, dass der RNP-Kernexport (i) für Influenzaviren aller drei Genera (A, B, C) und (ii) in verschiedenen sekundären Zelllinien und primären Zellen Caspase 3-abhängig ist. Hierfür mussten spezielle Immunfluoreszenzmethoden und Infektionsprotokolle etabliert werden. Weiterhin wurde durch nichtvirale Induktion der Apoptose und qualitative bzw. quantitative Analyse bestätigt, dass die Erhöhung des Kernporendiffusionslimits, die während der IAV-Infektion beobachtet wird, Caspase 3-abhängig ist. Außerdem konnte in dieser Arbeit erstmals gezeigt werden, dass der aktive, Crm-1-abhängige RNP-Transport zu späten Zeitpunkten des viralen Replikationszyklus von dem passiven, Caspase 3-abhängigen Export ersetzt bzw. ergänzt wird. Diese Ergebnisse sind Teil einer zur Publikation eingereichten Arbeit über die Bedeutung der influenzavirusinduzierten, caspaseabhängigen Vergrößerung der Kernporen für den RNP-Kernexport. Weitere Ergebnisse zur Untersuchung der Regulation der Apoptosesignalwege in einer für die IAV-Vermehrung genutzten permanenten Zellkultur zeigen, dass (i) in IAV-infizierten MDCK-II-Zellen die TRAIL-abhängige Caspase 3-Aktivierung über den extrinsischen Weg eher eine untergeordnete Rolle spielt und dafür (ii) der intrinsische Weg für die IAV-induzierte Caspase 3-Aktivierung und damit für die Virusreplikation essentiell ist. Ebenfalls wurden (iii) konträre Modelle zur regulativen Funktion von ERK für die Apoptosesignalkaskaden überprüft. Dabei wurde erstmals für IAV-infizierte MDCK-II-Zellen gezeigt, dass aktives ERK den intrinsischen Apoptosesignalweg und somit die Caspase 3-Aktivität negativ reguliert.

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