dc.contributor.author
Begitt, Andreas
dc.date.accessioned
2018-06-07T21:22:59Z
dc.date.available
2004-07-13T00:00:00.649Z
dc.identifier.uri
https://refubium.fu-berlin.de/handle/fub188/7807
dc.identifier.uri
http://dx.doi.org/10.17169/refubium-12006
dc.description
1\. Titelseite, Inhalt, Summary, Danksagung, Abkürzungen
2\. Einleitung 1
3\. Material und Methoden 20
4\. Ergebnisse 53
5\. Diskussion 100
6\. Literaturverzeichnis 115
dc.description.abstract
Der Transkriptionsfaktor STAT1 befindet sich vor der Stimulation mit IFNγ
preferentiell im Cytosol der Zellen. Nach Stimulation wird STAT1 durch Jak-
Kinasen phosphoryliert und sehr schnell in den Zellkern transloziert. In
dieser Arbeit wurden der IFNγ-abhängige nukleäre Import und Export von STAT1
untersucht. Es wurde beobachtet, daß die Behandlung von 293T-Zellen mit dem
Exportinhibitor LMB keinen Einfluß auf die nukleäre Verteilung von STAT1 in
unstimulierten Zellen hatte, aber die Phase der nukleären Akkumulation von
STAT1 nach einer IFNγ-Stimulation verlängerte. Im weiteren Verlauf dieser
Arbeit wurde ein konserviertes leuzinreiches Segment im 4-Helix-Bündel von
STAT1 identifiziert, welches für den effektiven nukleären Export von STAT1
notwendig ist. Durch Mutation von zwei Leuzinresten wird der Rücktransport von
STAT1 ins Cytosol vermindert. In gleicher Weise wird die Akkumulationsdauer
von STAT1αWT durch LMB-Behandlung verlängert. Diese Resultate zeigen deutlich,
daß STAT1 über einen CRM1-abhängigen Weg in das Cytosol exportiert wird. Die
Identifizierung eines konservierten NES in dem 4-Helix-Bündel von STAT1
offenbart erstmalig die Existenz eines aktiven nukleären Exports in der
Familie der STAT-Proteine. Eine reduzierte Rate des Rücktransports von STAT1
in das Cytosol der Zellen ist mit einer geringeren transkriptionellen Antwort
verbunden. Diese Ergebnisse legen nahe, daß STAT-Proteine über verschiedene
unabhängige Exportwege aus dem Zellkern exportiert werden und daß diese
Exportwege mit der transkriptionellen Aktivität von STAT-Proteinen in einer
engen Verbindung stehen. Es wurde in dieser Arbeit auch eine leuzinreiche
Zielsequenz in der DNA-Bindedomäne näher charakterisiert. Dieses konservierte
Signal ist von zentraler Bedeutung für den IFNγ-induzierten nukleären Import
von phosphorylierten STAT1-Dimeren. Eine Mutation von zwei Leuzinresten in der
NLS-Sequenz blokkiert den nukleären Import von tyrosinphosphorylierten
STAT1-Proteinen vollständig. Der inhibierte nukleäre Import von
phosphoryliertem STAT1 führt zu einer dramatischen Abnahme der Aktivierung
IFNγ-sensitver Zielgene durch STAT1. Der Kernimport von unphosphoryliertem
STAT1 wird durch Mutationen in der NLS-Sequenz nicht beeinflußt.
Es wurde ebenfalls gezeigt, daß eine C-terminale Kopplung von STAT1 mit der
Farnesylierungssequenz CAAX zu einer Verankerung von STAT1 mit der
Plasmamembran führt. Die kovalente Bindung von STAT1 an die Plasmamembran ist
mit einer vollständigen Inhibierung der IFNγ\- abhängigen Zielgenaktivierung
verbunden. Die Induzierung der TNFα-vermittelten Apoptose wird durch die
Verankerung von STAT1 an der Plasmamembran nicht wesentlich beeinflußt.
Interessanterweise wird die STAT1-abhängige Expression der Caspasen ICE und
ICH-1 und die TNFα-vermittelte Apoptose nicht durch die Mutation des NLS
beeinträchtigt. Diese Ergebnisse legen nahe, daß STAT1-Dimere in den Zellkern
importiert werden, damit es zu einer IFNγ\- abhängigen Zielgenaktivierung
durch STAT1 kommen kann. Die nukleäre Akkumulation von STAT1 ist aber nicht
für die STAT1-abhängige Aktivierung der Caspasegene und für die TNFα\-
vermittelte Induktion der Apoptose notwendig. Die tyrosinphosphorylierten und
unphosphorylierten STAT1-Proteine werden auf unabhängigen Wegen zwischen
Cytosol und Zellkern rasch hin und her bewegt und verursachen in beiden
Kompartimenten unterschiedliche Funktionen.
de
dc.description.abstract
Before stimulation signal transducers and activators of transcription (STATs)
reside in the cytoplasm. STATs are phosphorylated by Janus kinases in response
to cytokine stimulation and there upon rapidly translocate into the nucleus.
In this thesis the IFNγ-dependent nuclear import and export of STAT1 was
examined. It was found that treatment of 293T cells with the export inhibitor
leptomycin B does not induce nuclear build-up of STAT1 in resting cells, but
prolongs the nuclear accumulation phase in IFNγ-stimulated cells. In the
course of this work a conserved leucine-rich helical segment in the coiled-
coil domain of STAT1 was identified, which is responsible for the efficient
nuclear export of this protein. Mutation of two leucines within this segment
greatly attenuates the back transport of STAT1 into the cytoplasm. When fused
to a carrier protein, the STAT1 export sequence can mediate nuclear export
after intranuclear microinjection. This result indicates that STAT1 returns to
the cytoplasm via a CRM1-dependent pathway. The identification of a conserved
NES motif in the coiled-coil domain of STAT1 reveals for the first time the
existence of an active nuclear export for a member of the STAT family of
transcription factors. Notably, a reduced rate of back transport of STAT1 into
the cytoplasm results in a aborted transcriptional response to stimulation
with IFNγ. These data suggest that STAT proteins are actively exported from
the nucleus via several separate pathways and link their activity to
transcriptional activation.
In addition, a nuclear targeting sequence in the DNA-binding domain of STAT1
was identified. This conserved signal is critical for the IFNγ-induced nuclear
import of phosphorylated STAT1 dimers. Mutations of two leucines within this
NLS-sequence inhibits nuclear entry of tyrosinephosphorylated STAT1, which in
turn prevents induction of IFNγ-inducible target genes. Interestingly, the
nuclear import of unphosphorylated STAT1 continues and the STAT1-dependent
constitutive expression of caspases and the TNFα-mediated induction of
apoptosis proceed unaltered. Thus, tyrosine-phosphorylated and unphosporylated
STAT1 proteins shuttle via independent pathways to distinct sets of target
genes. Furthermore, it was demonstrated that STAT1 proteins C-terminal fused
with a CAAX-motif functioning as a membrane anchor are fully competent to
induce TNFα-mediated apoptosis. In contrast, membrane-bound STAT1 lost the
ability to activate IFNγ-dependent target genes. These results indicate that
STAT1 dimers require nuclear localisation for the activation of IFNγ-dependent
target genes and that nuclear accumulation is not necessary for the induction
of the STAT1-dependent activation of caspase genes and TNFα\- mediated
apoptosis.
en
dc.rights.uri
http://www.fu-berlin.de/sites/refubium/rechtliches/Nutzungsbedingungen
dc.subject
nuclear export
dc.subject
signal transduction
dc.subject.ddc
500 Naturwissenschaften und Mathematik::570 Biowissenschaften; Biologie::570 Biowissenschaften; Biologie
dc.title
Nukleocytoplasmatischer Transport und Geninduktion durch den
Transkriptionsfaktor STAT1
dc.contributor.firstReferee
Prof. Dr. Wolfram Saenger
dc.contributor.furtherReferee
Prof. Dr. Thomas Meyer
dc.date.accepted
2004-06-24
dc.date.embargoEnd
2004-07-20
dc.identifier.urn
urn:nbn:de:kobv:188-2004001778
dc.title.translated
Nucleocytoplasmic transport and gene induction mediated by the transcription
factor STAT1
en
refubium.affiliation
Biologie, Chemie, Pharmazie
de
refubium.mycore.fudocsId
FUDISS_thesis_000000001308
refubium.mycore.transfer
http://www.diss.fu-berlin.de/2004/177/
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FUDISS_derivate_000000001308
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dcterms.accessRights.openaire
open access