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Bibliographic Metadata

Title
Nucleic acid sensing in the cytosol / submitted by Evelyn Dixit
Additional Titles
Nucleic acid sensing in the cytosol
AuthorDixit, Evelyn
CensorSuperti-Furga, Giulio
Published2011
Description87 S. : Ill., graph. Darst.
Institutional NoteWien, Med. Univ., Diss., 2011
Annotation
Abweichender Titel laut Übersetzung der Verfasserin/des Verfassers
Zsfassung in dt. Sprache
LanguageEnglish
Bibl. ReferenceOeBB
Document typeDissertation (PhD)
Keywords (DE)angeborene Immunität - antivirale Antwort - RLR Signaltraduktion - MAVS - Peroxisomen
Keywords (EN)innate immunity - antiviral response - RLR signaling - MAVS - peroxisomes
URNurn:nbn:at:at-ubmuw:1-4154 Persistent Identifier (URN)
Restriction-Information
 The work is publicly available
Files
Nucleic acid sensing in the cytosol [3.49 mb]
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Abstract (German)

Es ist seit langem bekannt, dass Peroxisomen eine zentrale Rolle bei der Regulation verschiedener metabolischer Prozesse in Säugerzellen einnehmen. Diese Organellen steuern in enger Kooperation mit Mitochondrien die Synthese und den Abbau von Lipiden und reaktiven Sauerstoffspezies. Während Mitochondrien als Ort von antiviraler Signaltransduktion bereits etabliert sind, ist eine Rolle für Peroxisomen in der Immunantwort unbekannt. Das angeborene Immunsystem detektiert Virusinfektionen zumeist über die Anwesenheit der Nukleinsäuren des Erregers mit Hilfe sogenannter pattern recognition-Rezeptoren. Die Familie der RIG-I-ähnlichen Rezeptoren erkennt virale RNA im Zytosol infizierter Zellen und löst unter Verwendung des Adaptorproteins MAVS eine Signaltransduktionskaskade aus, die letztlich zur Induktion von Typ I Interferon und Interferon-stimulierten Genen führt. Die Gesamtheit dieser Abwehrfaktoren ermöglicht einen antiviralen Zustand der befallenen und benachbarten Zellen.

Ich zeige in dieser Studie, dass MAVS - zusätzlich zur bekannten Lokalisation auf Mitochondrien - auch auf Peroxisomen zu finden ist.

Mehrere unabhängige Befunde belegen die Anwesenheit von MAVS auf Peroxisomen: Erstens, MAVS ist mit peroxisomalen Markerproteinen in humanen und murinen Zellen kolokalisiert. Zweitens, nach Zellfraktionierung sedimentiert MAVS in der gleichen Fraktion wie andere peroxisomale Proteine. Um die funktionelle Signifikanz der Lokalisationsdaten zu beurteilen, wurden Zelllinien generiert, die sich einzig durch die Lokalisation von MAVS auf Peroxisomen und/oder Mitochondrien unterscheiden. Ich zeige hier, dass peroximales und mitochondriales MAVS nacheinander agieren, um einen antiviralen Zustand herbeizuführen. Nach viraler Infektion induziert peroxisomales MAVS eine schnelle Interferon-unabhängige Expression von Abwehrfaktoren, wodurch ein vorübergehender Schutz gewährleistet wird. Mitochondriales MAVS hingegen aktiviert Interferon-abhängige Signaltransduktionswege mit langsamerer Kinetik, die die antivirale Antwort verstärken und stabilisieren.

Diese Forschungsergebnisse belegen, dass Peroxisomen nicht nur metabolischen Zwecken dienen, sondern auch einen wichtigen Ort der antiviralen Signaltransduktion darstellen.

Abstract (English)

Peroxisomes have long been established to play a central role in regulating various metabolic activities in mammalian cells. These organelles act in concert with mitochondria to control the synthesis and degradation of lipids and reactive oxygen species. However, while mitochondria have emerged as an important site of antiviral signal transduction, a role for peroxisomes in immune defense is unknown. The innate immune system typically detects viral infections by the presence of pathogen-derived nucleic acids. The RIG-I-like receptors, one family of so-called pathogen recognition receptors, sense viral RNA in the cytosol of infected cells and initiate a signal transduction cascade that depends on the adapter protein MAVS and ultimately leads to induction of type I interferon and interferon-stimulated genes.

Collectively these defense factors establish an antiviral state in infected and adjacent cells.

In this study I show that MAVS - in addition to its known localization on mitochondria - is also expressed on peroxisomes. Several lines of evidence indicate the presence of MAVS on peroxisomes. First, MAVS co-localizes with peroxisomal marker proteins in human and murine cells.

Second, MAVS co-purifies with peroxisomal proteins in cell fractionation experiments. To determine the functional significance of these findings, I generated cell lines that differ only in their subcellular localization of MAVS to peroxisomes and/or mitochondria. I find that peroxisomal and mitochondrial MAVS act sequentially to create an antiviral cellular state. Upon viral infection, peroxisomal MAVS induces the rapid interferon-independent expression of defense factors that provides short-term protection, whereas mitochondrial MAVS activates an interferon-dependent signaling pathway with delayed kinetics, which amplifies and stabilizes the antiviral response. These results establish that peroxisomes are not solely metabolic organelles, but are an important site of antiviral signal transduction.

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