Title (eng)
TTP-mediated mRNA-Decay in acute and chronic inflammation
Parallel title (deu)
TTP-vermittelter mRNA-Abbau bei akuter und chronischer Entzündung
Author
Florian Ebner
Advisor
Pavel Kovarik
Assessor
Pavel Kovarik
Abstract (deu)
Regulation der Genexpression ist für zelluläre Adaptation an die Umwelt unersetzlich und Voraussetzung für alle Lebewesen. Kontrollmechanismen der Transkription und der post-translationalen Modifikationen sind zwar am besten studiert, aber in den letzten Jahren wurde die Wichtigkeit der Regulation der mRNA Stabilität immer mehr erkannt. Steuerung dieser Stabilität ist für Zellen eine elegante und schnelle Möglichkeit Genexpression zu ändern und diese Flexibilität ist für das Immunsystem besonders wichtig. Pathogene müssen einer effizienten Immunantwort ausgesetzt sein, diese muss aber auf der anderen Seite präzise in der Zeit und Stärke limitiert werden, um schädigende Folgen zu vermeiden.
Ein Mechanismus dieser Regulation wird durch Bindung von Proteinen an sogenannte Adenin/Uridin-reiche Elemente (AREs) im 3‘ untranslatierten Bereich von mRNAs vermittelt. Tristetraprolin (TTP) ist ein solches ARE-bindendes Protein und rekrutiert Enzyme, die das Cap und den Poly-A Schwanz von mRNAs degradieren, gefolgt von exonukleolytischem Abbau der gebundenen mRNA durch Degradation in 5‘ zu 3‘ oder 3‘ zu 5‘ Richtung. Mäuse denen TTP fehlt sind zwar lebensfähig, haben aber einen starken pro-inflammatorischen Phänotyp. Das zeigt, dass TTP durch Vermittlung von mRNA-Degradation bei der Limitierung der inflammatorischen Antwort eine wichtige Rolle spielt.
Dieser starke Phänotyp macht es schwierig, Rollen von TTP in verschiedenen Krankheiten und Zelltypen zu studieren, deswegen wurden in dieser Studie konditionale knockout Mäuse verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war es, Effekte von TTP-vermittelter mRNA-Degradation in akuten inflammatorischen Antworten und Entzündungs-assoziierter Dickdarmkarzinogenese zu studieren. Wir zeigen, dass Mäuse mit Deletion von TTP in myeloiden Zellen bei einer Infektion mit einem virulenten Stamm von Streptococcus pyogenes Vorteile haben. Die Bakterien sind weniger invasiv und die Tiere zeigen höhere Überlebensraten, höchstwahrscheinlich weil sie eine stärkere Antwort des Immunsystems auslösen. Versuche mit hoch- und niedrig-virulenten Stämmen haben nämlich gezeigt, dass eine effizientere Antwort zur Beseitigung des Pathogens vielleicht der Grund für die geringere Virulenz ist. Überraschenderweise ergaben Experimente mit Colitis-assoziierten Karzinomen, dass TTP Zelltyp-spezifische Funktionen in einem Modell von Entzündungs-assoziiertem Krebs hat. Fehlte TTP in myeloiden Zellen, waren die Mäuse anfälliger für induzierte Karzinogenese, fehlte es jedoch in T Zellen waren sie resistenter.
Abstract (eng)
Regulation of gene expression is indispensible for environmental adaption of cells, and is a prerequisite for all living organisms. Classically, transcription and post-translational modifications are the most extensively studied levels of gene expression control, but in recent years the regulation at the level of mRNA stability gained more and more attention. Governing the stability of the message is an elegant and quick way for cells to change gene expression. Regulation of gene expression by means of changes in mRNA stability is particularly important for the immune system. To combat pathogens the immune system needs to generate a sufficiently strong response which however needs to be precisely limited in terms of time and amplitude to avoid adverse effects.
One mechanism utilized in this type of regulation is achieved by proteins binding so-called adenine/uridine-rich elements (AREs) within the 3’ untranslated regions of target mRNAs. Tristetraprolin (TTP) is an ARE-binding protein that recruits decapping and deadenylating proteins upon binding to its target mRNAs thereby causing degradation by 5’ to 3’ exonucleolytic decay or 3’ to 5’ degradation via the exosome complex. Mice deficient in TTP are viable but display a general pro-inflammatory phenotype demonstrating that TTP is involved in limiting inflammatory responses by degradation of inflammatory mRNAs.
The strong phenotype of conventional knockout mice is not well suited to study roles of TTP in different pathologies and cell-types, therefore conditional knockout mice were employed in this current study. The aim of the thesis was to investigate roles of TTP-mediated mRNA-decay in acute inflammatory responses and in inflammation-associated colon carcinogenesis. We could show that conditional knockout in the myeloid lineage renders mice less susceptible to invasive infection with a highly virulent strain of Streptococcus pyogenes. These animals displayed decreased dissemination of S. pyogenes and exhibited improved survival. This was most likely caused by a stronger immune response of mice lacking myeloid TTP since experiments employing low- and high-virulent strains of S. pyogenes suggested the requirement of efficient immune response for clearance of the pathogen. Experiments addressing colitis-associated cancer revealed that, surprisingly, TTP has a cell type-specific function in this model of inflammation-associated cancer. Mice lacking TTP in myeloid cells displayed enhanced susceptibility to the disease whereas animals with T cell-specific TTP ablation were more resistant.
Keywords (eng)
TristetraprolinTTPmRNA-Decayinflammation
Keywords (deu)
TristetraprolinTTPmRNA-AbbauEntzündung
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1279178
rdau:P60550 (deu)
94 S. : Ill., graph. Darst.
Number of pages
94
Association (deu)
Title (eng)
TTP-mediated mRNA-Decay in acute and chronic inflammation
Parallel title (deu)
TTP-vermittelter mRNA-Abbau bei akuter und chronischer Entzündung
Author
Florian Ebner
Abstract (deu)
Regulation der Genexpression ist für zelluläre Adaptation an die Umwelt unersetzlich und Voraussetzung für alle Lebewesen. Kontrollmechanismen der Transkription und der post-translationalen Modifikationen sind zwar am besten studiert, aber in den letzten Jahren wurde die Wichtigkeit der Regulation der mRNA Stabilität immer mehr erkannt. Steuerung dieser Stabilität ist für Zellen eine elegante und schnelle Möglichkeit Genexpression zu ändern und diese Flexibilität ist für das Immunsystem besonders wichtig. Pathogene müssen einer effizienten Immunantwort ausgesetzt sein, diese muss aber auf der anderen Seite präzise in der Zeit und Stärke limitiert werden, um schädigende Folgen zu vermeiden.
Ein Mechanismus dieser Regulation wird durch Bindung von Proteinen an sogenannte Adenin/Uridin-reiche Elemente (AREs) im 3‘ untranslatierten Bereich von mRNAs vermittelt. Tristetraprolin (TTP) ist ein solches ARE-bindendes Protein und rekrutiert Enzyme, die das Cap und den Poly-A Schwanz von mRNAs degradieren, gefolgt von exonukleolytischem Abbau der gebundenen mRNA durch Degradation in 5‘ zu 3‘ oder 3‘ zu 5‘ Richtung. Mäuse denen TTP fehlt sind zwar lebensfähig, haben aber einen starken pro-inflammatorischen Phänotyp. Das zeigt, dass TTP durch Vermittlung von mRNA-Degradation bei der Limitierung der inflammatorischen Antwort eine wichtige Rolle spielt.
Dieser starke Phänotyp macht es schwierig, Rollen von TTP in verschiedenen Krankheiten und Zelltypen zu studieren, deswegen wurden in dieser Studie konditionale knockout Mäuse verwendet. Das Ziel dieser Arbeit war es, Effekte von TTP-vermittelter mRNA-Degradation in akuten inflammatorischen Antworten und Entzündungs-assoziierter Dickdarmkarzinogenese zu studieren. Wir zeigen, dass Mäuse mit Deletion von TTP in myeloiden Zellen bei einer Infektion mit einem virulenten Stamm von Streptococcus pyogenes Vorteile haben. Die Bakterien sind weniger invasiv und die Tiere zeigen höhere Überlebensraten, höchstwahrscheinlich weil sie eine stärkere Antwort des Immunsystems auslösen. Versuche mit hoch- und niedrig-virulenten Stämmen haben nämlich gezeigt, dass eine effizientere Antwort zur Beseitigung des Pathogens vielleicht der Grund für die geringere Virulenz ist. Überraschenderweise ergaben Experimente mit Colitis-assoziierten Karzinomen, dass TTP Zelltyp-spezifische Funktionen in einem Modell von Entzündungs-assoziiertem Krebs hat. Fehlte TTP in myeloiden Zellen, waren die Mäuse anfälliger für induzierte Karzinogenese, fehlte es jedoch in T Zellen waren sie resistenter.
Abstract (eng)
Regulation of gene expression is indispensible for environmental adaption of cells, and is a prerequisite for all living organisms. Classically, transcription and post-translational modifications are the most extensively studied levels of gene expression control, but in recent years the regulation at the level of mRNA stability gained more and more attention. Governing the stability of the message is an elegant and quick way for cells to change gene expression. Regulation of gene expression by means of changes in mRNA stability is particularly important for the immune system. To combat pathogens the immune system needs to generate a sufficiently strong response which however needs to be precisely limited in terms of time and amplitude to avoid adverse effects.
One mechanism utilized in this type of regulation is achieved by proteins binding so-called adenine/uridine-rich elements (AREs) within the 3’ untranslated regions of target mRNAs. Tristetraprolin (TTP) is an ARE-binding protein that recruits decapping and deadenylating proteins upon binding to its target mRNAs thereby causing degradation by 5’ to 3’ exonucleolytic decay or 3’ to 5’ degradation via the exosome complex. Mice deficient in TTP are viable but display a general pro-inflammatory phenotype demonstrating that TTP is involved in limiting inflammatory responses by degradation of inflammatory mRNAs.
The strong phenotype of conventional knockout mice is not well suited to study roles of TTP in different pathologies and cell-types, therefore conditional knockout mice were employed in this current study. The aim of the thesis was to investigate roles of TTP-mediated mRNA-decay in acute inflammatory responses and in inflammation-associated colon carcinogenesis. We could show that conditional knockout in the myeloid lineage renders mice less susceptible to invasive infection with a highly virulent strain of Streptococcus pyogenes. These animals displayed decreased dissemination of S. pyogenes and exhibited improved survival. This was most likely caused by a stronger immune response of mice lacking myeloid TTP since experiments employing low- and high-virulent strains of S. pyogenes suggested the requirement of efficient immune response for clearance of the pathogen. Experiments addressing colitis-associated cancer revealed that, surprisingly, TTP has a cell type-specific function in this model of inflammation-associated cancer. Mice lacking TTP in myeloid cells displayed enhanced susceptibility to the disease whereas animals with T cell-specific TTP ablation were more resistant.
Keywords (eng)
TristetraprolinTTPmRNA-Decayinflammation
Keywords (deu)
TristetraprolinTTPmRNA-AbbauEntzündung
Subject (deu)
Type (deu)
Persistent identifier
https://phaidra.univie.ac.at/o:1279179
Number of pages
94
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