Inhaltszusammenfassung

Nach Induktion der Expression der induzierbaren Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) durch Cytokine produziert das Enzym hohe Mengen an NO, die vorteilhafte mikrobizide, antiparasitale, antivirale und antitumorale Wirkungen haben können. Im Gegensatz dazu scheint die aberrante iNOS-Induktion Teil der Pathologie des septischen Schocks und vieler Autoimmunerkrankungen zu sein. Eine feinregulierte Kontrolle der Expression der iNOS ist daher für ihre Funktion in vielen Prozessen im menschlichen Körp...Nach Induktion der Expression der induzierbaren Stickstoffmonoxid-Synthase (iNOS) durch Cytokine produziert das Enzym hohe Mengen an NO, die vorteilhafte mikrobizide, antiparasitale, antivirale und antitumorale Wirkungen haben können. Im Gegensatz dazu scheint die aberrante iNOS-Induktion Teil der Pathologie des septischen Schocks und vieler Autoimmunerkrankungen zu sein. Eine feinregulierte Kontrolle der Expression der iNOS ist daher für ihre Funktion in vielen Prozessen im menschlichen Körper unabdingbar. Das Auftreten eines für humane Zellen spezifischen offenen Leserasters (upstream open reading frame, uORF) in der 5'-untranslatierten Region (5'-UTR) impliziert eine translatorische Regulation der iNOS-Expression und könnte ein evolutionärer Vorteil sein, der eine zusätzliche Ebene der iNOS-Regulation eröffnen könnte. Transfektionsexperimente mit Reportergen-Plasmiden in humanen DLD1-Zellen ergaben, dass der uORF trotz seiner Translatierbarkeit den Translationsstart am eigentlichen iNOS-Startcodon nicht zu hemmen scheint. Die in dieser Arbeit präsentierten Daten zeigen deutlich, dass die humane iNOS-Translation cap-abhängig ist und dass die 5'-UTR der iNOS-mRNA keine interne Ribosomen-Eintrittsstelle enthält. Die Translation der iNOS-Kodierungssequenz wird höchstwahrscheinlich durch einen leaky scanning-Mechanismus vermittelt, der durch die schwache Kozak-Sequenz des uORF im Vergleich zur eigentlichen iNOS-Kozak-Sequenz erklärt werden kann. Das uORF-Stopcodon befindet sich vor dem ersten Intron, was auf eine Beteiligung des Nonsense-mediated mRNA Decay (NMD) an der iNOS-Regulation hindeutet. Eine Herunterregulierung von UPF1 durch siRNA führte zu einer verstärkten endogenen Cytokin-induzierten iNOS-Expression in humanen DLD1-Zellen und einer höheren mRNA-Stabilität. Die Transfektion von Konstrukten, die iNOS-Exon 1, -Intron 1 und -Exon 2 vor einem Luciferase-Gen enthalten, zeigte einen deutlichen Effekt der Mutation des uORF-Startcodons auf die Luciferase-Reportergen-Expression. Damit konnte gezeigt werden, dass der uORF die Intensität der iNOS-Expression und ihre Dauer über den NMD-Mechanismus verringert. Neben der Wirkung der iNOS im Immunsystem scheint sie auch eine wichtige Rolle bei der neuronalen Entwicklung zu spielen. Hohe NO-Mengen, aber auch eine fehlerhafte iNOS-Expression oder NO-Produktion führen zu aberrativer Entwicklung und teratogenen Effekten. Datenbank- und qRT-PCR-Analysen zeigten eine Hochregulation der humanen iNOS-mRNA-Expression während der Differenzierung von hiPSC oder hESC zu Neuronen. Die 5'-RACE-Analyse zeigte, dass die in den differenzierenden hiPSC exprimierte iNOS-mRNA anstelle der ersten beiden Exons des regulären iNOS-Transkripts ein alternatives neuronenspezifisches Exon 1 enthält. Damit wurden im Rahmen dieser Arbeit ein neues iNOS-Transkript und eine neue Isoform ermittelt, die in den ersten Stadien der neuronalen Entwicklung exprimiert wird und eine mögliche Zielstruktur für neue Therapien, zum Beispiel neurodegenerativer Erkrankungen, bieten kann.» weiterlesen» einklappen

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DDC Sachgruppe:
Chemie