Untersuchungen zur Inhibierung der Expression der Poly(ADP-ribose)Polymerase (PARP) nach Infektion mit Toxoplasma gondii

Toxoplasma gondii ist ein weit verbreiteter und obligat intrazellulärer protozoischer Parasit, der unter anderem in Menschen meist asymptomatische, lebenslang persistierende Infektionen hervorruft. Er ist aber auch ein wichtiger opportunistischer Krankeitserreger des Menschen. T. gondii hat Mechanismen entwickelt, um innerhalb seines Wirtes langfristig zu persistieren, dabei spielt ein balanciertes Parasit-Wirt-Verhältnis eine wichtige Rolle. T. gondii verändert dazu verschiedene Aspekte in der Wirtszellphysiologie und verursacht neben der Modulation von Wirtszell-Kompartimenten, der Interaktion mit Wirtszell-Signalwegen und der Apoptose auch die Inhibierung der Expression der Poly(ADP-Ribose) Polymerase (PARP)-1. PARP-1 ist ein nukleäres Protein und spielt eine wichtige Rolle in verschiedenen zellulären Abläufen einschließlich DNA Reparatur, Apoptose, Nekrose und Regulation der Genexpression. Außerdem ist es an der Pathogenese von verschiedenen Krankheiten wie entzündlich-chronischen Erkrankungen, Ischämie und Malaria beteiligt. Ziel dieser Arbeit war es, den Effekt einer Infektion mit T. gondii auf PARP-1 eingehend zu charakterisieren, um neue Erkenntnisse über die Parasit-Wirt- Interaktionen während einer Toxoplasmose zu erlangen. PARP-1-Proteinlevel wurden bereits innerhalb weniger Minuten nach Infektion von Mausmakrophagen mit T. gondii dosisabhängig inhibiert. Da diese Inhibierung in verschiedenen murinen und humanen Zelltypen beobachtet wurde, handelte es sich um ein generelles Phänomen einer T. gondii-Infektion. Die verminderten PARP-1 Proteinmengen führten zu einer signifikant verminderten ADP-Ribosylierung in infizierten Wirtszellen. Vergleichende Untersuchungen mit virulenten und avirulenten T. gondii Stämmen widerlegten die Theorie einer genotyp- oder virulenzabhängigen PARP-1-Inhibierung. Die Inhibierung erfolgte posttranskriptional und unabhängig von einer funktionsfähigen Translationsmaschinerie der Wirtszelle. Durch den Einsatz von Proteasominhibitoren wurde ein Toxoplasma-induzierter PARP-1-Abbau durch Wirtszellproteasomen weitgehend ausgeschlossen. Versuche mit unterschiedlich behandelten Parasiten zeigten, dass die PARP-1-Inhibierung unabhängig von Invasions- oder Replikationsfähigkeit von T. gondii stattfand, denn auch tote Parasiten waren zur PARP-1-Inhibierung in der Lage. Die Sekretion von Wirtszell-eigenen Molekülen, die durch Infektion mit T. gondii induziert wurden, konnte als zugrunde liegender Mechanismus weitgehend ausgeschlossen werden. Dagegen war ein direkter Kontakt zwischen Parasit und Wirtszelle nötig, wie Experimente mit einem in vitro Transwell-System zeigten. Dabei schien ein bisher nicht näher identifiziertes Effektormolekül in der Parasitenmembran für die Herunterregulation von PARP-1 verantwortlich zu sein, wie Fraktionierungen von Parasitenextrakten nahelegten. Das Hauptoberflächenantigen von Toxoplasma, SAG-1, konnte jedoch als parasitäres Effektormolekül ausgeschlossen werden. Möglicherweise könnte es sich bei dem Effektormolekül um eine Protease von T. gondii handeln. Um die funktionelle Bedeutung von PARP-1 und dessen Modulation durch Toxoplasma zu untersuchen, wurde PARP-1 in Monocyten/Makrophagen der Maus stabil überexprimiert (PARP-1hoch Mutanten). Bemerkenswerterweise inhibierte T. gondii nach Infektion die PARP-1-Proteinlevel in überexprimierenden Mutanten auf das gleiche Niveau wie in Wildtypzellen. Die zumindest teilweise erhöhten PARP-1-Proteinmengen in PARP-1hoch Mutanten hatten keinen Einfluss auf Invasion und Replikation des Parasiten im Vergleich zu Wildtypzellen. Expressionsprofile von NF-κB-regulierten Genen in PARP-1 überexprimierenden Mutanten und Wildtypzellen zeigten, dass PARP-1 an der parasiten-vermittelten Verminderung von MIP-2, nicht aber jener von TNF-α beteiligt zu sein schien. Die PARP-1-Inhibierung durch T. gondii könnte daher ein bisher unbekannter Mechanismus des Parasiten sein, in pro-inflammatorische Chemokin-vermittelte Abwehrmechanismen der Wirtszelle einzugreifen. Die zumindest zeitweise Überexpression von PARP-1 verhinderte jedoch nicht die T. gondii-abhängige Inhibierung der Staurosporin-induzierten Wirtszellapoptose, wobei ein Effekt auf Caspase-unabhängige Apoptosewege nicht ausgeschlossen werden konnte. Durch diese Arbeit konnten neue Zusammenhänge zwischen T. gondii und der PARP-1-Inhibierung in Wirtszellen aufgezeigt werden, die zu einem besseren Verständnis der Parasit-Wirt-Interaktionen während einer Toxoplasmose beitragen.

Author dc:creator

• Gais, Andrea Nadja

Contributors dc:contributor

• Lüder, Carsten PD Dr.
• Groß, Uwe Prof. Dr.
• Stülke, Jörg Prof. Dr.

• 570 Biowissenschaften, Biologie
• Biologie
• Toxoplasma gondii
• Poly(ADP-ribose) Polymerase
• Parasit-Wirt Interaktionen
• parasite-host interactions
• 42.36
• W

Licence

• https://creativecommons.org/licenses/by-nd/2.0/de/

Language dc:language

ger

Identifier

https://dx.doi.org/10.53846/goediss-296
urn:nbn:de:gbv:7-webdoc-1944-7
webdoc-1944
599296550

OAI identifier oai:identifier

oai:ediss.uni-goettingen.de:11858/00-1735-0000-0006-AD19-5