Oxygen-dependent regulation of the activating transcription factor-4 (ATF-4)

Die Prolyl-4-Hydroxylase-Domäne-Enzyme 1-3 (PHD1-3) sind maßgeblich an der Regulation der Proteinstabilität der alpha-Untereinheit des Hypoxie-induzierbaren Faktors (HIF) beteiligt, welcher als wichtigster Transkriptionsfaktor der Sauerstoff-abhängigen Genexpression angesehen wird. Des Weiteren sind die PHDs auch an der Regulation Sauerstoff-abhängiger, aber HIF-unabhängiger Prozesse beteiligt. Zusätzlich sind vermehrt Hinweise für Isoform-spezifische Eigenschaften der PHDs gefunden worden. Aus diesen Gründen wurde im Institut für Herz- und Kreislaufphysiologie ein Yeast-two hybrid Screen durchgeführt, mit dessen Hilfe neben anderen Faktoren der aktivierende Transkriptionsfaktor-4 (ATF-4) als neuer Isoform-spezifischer PHD3-Interaktionspartner identifiziert worden ist. Im Gegensatz dazu konnte keine Interaktion von ATF-4 mit PHD1 oder PHD2 sowie dem HIF-inhibierenden Faktor (FIH) nachgewiesen werden. ATF-4 ist an der Regulation der zellulären Stressantwort beteiligt und seine Expression wird wiederum durch verschieden Arten von Stress induziert. Weiterhin ist gezeigt worden, dass ATF-4 posttranslationell und auf Ebene der Proteinstabilität reguliert wird. Im Rahmen dieser Arbeit wurde nun erstmals die Sauerstoff-abhängige Regulation der ATF-4-Stabilität untersucht. Es konnte gezeigt werden, dass Hypoxie oder die Runterregulation der PHD3 mRNA Expression, nicht aber Normoxie oder die Verminderung der PHD2 mRNA Expression zu erhöhten ATF-4-Proteinleveln führt. Diese Regulation erfolgt zudem HIF unabhängig. Reoxygenierungsexprimente zeigten, dass durch Inhibierung der PHD Aktivität mittles DMOG-Behandlung oder durch spezifische Runterregulation der PHD3 mRNA Expression der Abbau des ATF-4-Proteins im Vergleich zu normoxischen Bedingungen verlangsamt war. So konnte in der ATF-4-Sequenz auch eine Sauerstoff-abhängige Degradierungsdomäne (ODD) identifiziert werden, die an der Regulation von ATF-4 beteiligt ist. In der vorliegenden Arbeit konnte gezeigt werden, dass die PHD3-abhängige normoxische Degradation von ATF-4 durch das Ubiquitin-Proteasom-System vermittelt wird. Bezüglich der ATF-4 Degradation durch das Ubiquitin-Proteasom-System wurde die Beteiligung der Ubiquitin-E3-Ligase beta-Transductin repeat containing protein (ß TRCP) nachgewiesen. Allerdings konnte mit Hilfe von Pull-down Experimenten oder durch Runterregulation der ß-TRCP mRNA Expression gezeigt werden, dass die normoxische Degradation von ATF-4 nicht ß-TRCP-abhängig ist. Auch eine Beteiligung der E3-Ubiquitin-Ligase von-Hippel Lindau Faktor (pVHL) konnte ausgeschlossen werden. Daher sind weitere Studien sind notwendig, um die Ubiquitin-E3-Ligase zu identifizieren, welche für die normoxische Degradation von ATF-4 verantwortlich ist. In weiteren Versuchen konnten durch Untersuchung der Expression von ATF-4-Zielgenen erste Hinweise erhalten werden, dass in Hypoxie stabilisiertes ATF-4 an der Regulation von Zellschicksalsentscheidungen beteiligt ist. Dieses Wissen über den Einfluss der PHDs auf zusätzliche Regelwege, neben der Regulation von HIF, ist für die Entwicklung klinischer Anwendungen von PHD-Inhibitoren von großem Nutzen. So könnten diese Inhibitoren für die Behandlung von Anämien genutzt werden oder sie könnten wegen ihres cytoprotktiven Effekts gegen Gewebeschäden Anwendung finden.

Author dc:creator

• Wottawa, Marieke Claudia

Contributors dc:contributor

• Braus, Gerhard Prof. Dr.
• Melchior, Frauke Prof. Dr.

• 570 Biowissenschaften, Biologie
• Biologie
• ATF-4
• Hypoxie
• PHD3
• Proteasom
• β-TRCP
• hypoxia
• proteasome
• 42
• W

Licence

• https://webdoc.sub.gwdg.de/diss/copyr_diss.html

Language dc:language

eng

Identifier

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webdoc-2352
620659025

OAI identifier oai:identifier

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