TY  - THES
A1  - Gulve, Nitish
T1  - Subversion of Host Genome Integrity by Human Herpesvirus 6 and \(Chlamydia\) \(trachomatis\)
T1  - Störung der Integrität des Wirts Genoms durch das Human Herpesvirus 6 und \(Chlamydia\) \(trachomatis\)
N2  - Ovarian cancer is one of the most common gynecological malignancies in the world. The prevalence of a microbial signature in ovarian cancer has been reported by several studies till date. In these microorganisms, Human herpesvirus 6 (HHV-6) and Chlamydia trachomatis (C.tr) are especially important as they have significantly high prevalence rate. Moreover, these pathogens are directly involved in causing DNA damage and thereby disrupting the integrity of host genome which is the underlying cause of any cancer. This study focuses on how the two pathogens, HHV-6 and C. trachomatis can affect the genome integrity in their individual capacities and thereby may drive ovarian epithelial cells towards transformation. HHV-6 has unique tendency to integrate its genome into the host genome at subtelomeric regions and achieve a state of latency. This latent virus may get reactivated during the course of life by stress, drugs such as steroids, during transplantation, pregnancy etc. The study presented here began with an interesting observation wherein the direct repeat (DR) sequences flanking the ends of double stranded viral genome were found in unusually high numbers in human blood samples as opposed to normal ratio of two DR copies per viral genome. This study was corroborated with in vitro data where cell lines were generated to mimic the HHV-6 status in human samples. The same observation of unusually high DR copies was found in these cell lines as well. Interestingly, fluorescence in situ hybridization (FISH) and inverse polymerase chain reaction followed by southern blotting showed that DR sequences were found to be integrated in nontelomeric regions as opposed to the usual sub-telomeric integration sites in both human samples and in cell lines. Sanger sequencing confirmed the non-telomeric integration of viral DR sequences in the host genome. Several studies have shown that C. trachomatis causes DNA damage and inhibits the signaling cascade of DNA damage response. However, the effect of C. trachomatis infection on process of DNA repair itself was not addressed. In this study, the effect of C. trachomatis infection on host base excision repair (BER) has been addressed. Base excision repair is a pathway which is responsible for replacing the oxidized bases with new undamaged ones. Interestingly, it was found that C. trachomatis infection downregulated polymerase β expression and attenuated polymerase β- mediated BER in vitro. The mechanism of the polymerase β downregulation was found to be associated with the changes in the host microRNAs and downregulation of tumor suppressor, p53. MicroRNA-499 which has a binding site in the polymerase β 3’UTR was shown to be upregulated during C. trachomatis infection. Inhibition of miR-499 using synthetic miR-499 inhibitor indeed improved the repair efficiency during C. trachomatis infection in the in vitro repair assay. Moreover, p53 transcriptionally regulates polymerase β and stabilizing p53 during C. trachomatis infection enhanced the repair efficiency. Previous studies have shown that C. trachomatis can reactivate latent HHV-6. Therefore, genomic instability due to insertions of unstable ‘transposon-like’ HHV-6 DR followed by compromised BER during C. trachomatis infection cumulatively support the hypothesis of pathogenic infections as a probable cause of ovarian cancer
N2  - Diese Studie fokussiert sich darauf, wie die beiden Pathogene HHV-6 und C. trachomatis die
Genom Integrität beeinflussen und dadurch die Transformation ovarialer Epithelzellen zu
Tumorzellen antreiben können.
Das latente Virus HHV-6 kann sich in Subtelomer-Regionen des Genoms integrieren und zu jeder Lebensphase (z.B. durch Stress oder Pharmaka) reaktiviert werden. Zu Beginn dieser
Studie wurde die Beobachtung gemacht, dass in menschlichen Blutproben eine ungewöhnlich hohe Anzahl an sogenannten direct repeat Sequnzen, die die Enden des
doppelsträngigen Virus Genoms flankieren, aufwiesen. Bestätigt wurde diese Beobachtung durch in vitro Daten, wofür Zelllinien generiert wurden, um den HHV-6 Wert in menschlichen Proben zu imitieren. Außerdem konnte durch Sanger Sequenzierung die Integration der viralen DR Sequenzen außerhalb von Telomer Regionen in das Genom nachgewiesen werden.
Verschiedene Studien konnten zeigen, dass C. trachomatis DNA Schäden verursacht und die Signal Kaskade von Antworten auf DNA-Schäden inhibiert. Bisher wurde die Auswirkung
einer C. trachomatis Infektion auf den Prozess der DNA Reparatur selbst noch nicht behandelt. In dieser Studie wird die Auswirkung einer C. trachomatis Infektion auf Basen-Exzisionsreparatur (BER) thematisiert. Interessanterweise wurde herausgefunden, dass während einer C. trachomatis Infektion die Expression von Polymerase β herunterreguliert ist und dadurch die Polymerase β-vermittelte Basen-Exzisionsreparatur in vitro gestoppt
wird. Diese Herunterregulierung konnte mit einer verminderten Expression des Tumorsuppressor p53 assoziiert werden. Darüber hinaus reguliert p53 auf transkriptioneller
Ebene Polymerase β und eine Stabilisierung von p53 während einer C. trachomatis Infektion verbesserte die Reparatur-Effizienz. Vorangegangene Studien haben außerdem gezeigt, dass C. trachomatis die latente Form von HHV-6 reaktivieren kann. Deshalb unterstützt die genomische Instabilität aufgrund einer Insertion von HHV-6 DR, gefolgt von komprimierter BER während einer C. trachomatis Infektion, zunehmend die Hypothese, dass eine pathogene Infektion ein vermutlicher Auslöser von Eierstockkrebs sein könnte.
KW  - Chlamydia trachomatis
KW  - Host Genome Integrity
KW  - Chlamydia trachomatis
KW  - Human Herpesvirus 6
KW  - Humanes Herpesvirus 6
KW  - Eierstockkrebs
KW  - Molekulargenetik
Y1  - 2019
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-162026
ER  - 
TY  - THES
A1  - Chowdhury, Suvagata Roy
T1  - The Role of MicroRNAs in \(Chlamydia\) Infection
T1  - Die Rolle von MicroRNAs in der Chlamydien-Infektion
N2  - The obligate intracellular pathogen Chlamydia trachomatis is the causative agent of
trachoma related blindness and the sexually transmitted pelvic inflammatory disease.
Being an obligate intracellular pathogen, C. trachomatis has an intricate dependency
on the survival of the host cell. This relationship is indispensible owing to the fact that
the pathogen spends a considerable fraction of its biphasic lifecycle within a
cytoplasmic vacuole inside the host cell, the so-called chlamydial inclusion. The
cellular apoptotic-signalling network is governed by several finely tuned regulatory
cascades composed of pro- and anti-apoptotic proteins that respond to changes in
the cellular homeostasis. In order to facilitate its intracellular survival, Chlamydia has
been known to inhibit the premature apoptosis of the host cell via the stabilization of
several host anti-apoptotic proteins such as cIAP2 and Mcl-1. While the pro- and
anti-apoptotic proteins are the major regulators of the host apoptotic signalling
network, a class of the small non-coding RNAs called microRNAs (miRNAs) has
increasingly gained focus as a new level of regulatory control over apoptosis.
This work investigates the changes in the host miRNA expression profile post
Chlamydia infection using a high throughput miRNA deep sequencing approach.
Several miRNAs previously associated with the modulation for apoptotic signalling
were differentially expressed upon Chlamydia infection in human endothelial cells. Of
the differentially regulated miRNAs, miR-30c-5p was of particular interest since it had
been previously shown to target the tumor suppressor protein p53. Our lab and
others have previously demonstrated that Chlamydia can downregulate the levels of
p53 by promoting its proteasomal degradation. This work demonstrates that
Chlamydia infection promotes p53 downregulation by increasing the abundance of
miR-30c-5p and a successful infection cycle is hindered by a loss of miR-30c-5p.
Over the last decade, dedicated research aimed towards a better understanding of
apoptotic stimuli has greatly improved our grasp on the subject. While extrinsic
stress, deprivation of survival signals and DNA damage are regarded as major
proponents of apoptotic induction, a significant responsibility lies with the
mitochondrial network of the cell. Mitochondrial function and dynamics are crucial to
cell fate determination and dysregulation of either is decisive for cell survival and
pathogenesis of several diseases. The ability of the mitochondrial network to perform
its essential tasks that include ATP synthesis, anti-oxidant defense, and calcium
homeostasis amongst numerous other processes critical to cellular equilibrium is tied
closely to the fission and fusion of individual mitochondrial fragments. It is, thus,
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unsurprising that mitochondrial dynamics is closely linked to apoptosis. In fact, many
of the proteins involved regulation of mitochondrial dynamics are also involved in
apoptotic signalling. The mitochondrial fission regulator, Drp1 has previously been
shown to be transcriptionally regulated by p53 and is negatively affected by a miR-
30c mediated inhibition of p53. Our investigation reveals a significant alteration in the
mitochondrial dynamics of Chlamydia infected cells affected by the loss of Drp1. We
show that loss of Drp1 upon chlamydial infection is mediated by the miR-30c-5p
induced depletion of p53 and results in a hyper-fused architecture of the
mitochondrial network.
While it is widely accepted that Chlamydia depends on the host cell metabolism for
its intracellular growth and development, the role of mitochondria in an infected cell,
particularly with respect to its dynamic nature, has not been thoroughly investigated.
This work attempts to illustrate the dependence of Chlamydia on miR-30c-5p induced
changes in the mitochondrial architecture and highlight the importance of these
modulations for chlamydial growth and development.
N2  - Das Gram-negative Humanpathogen Chlamydia trachomatis versursacht das Trachom, eine ansteckende follikuläre Bindehautentzündung, die letztlich zur Erblindung Infizierter führt, sowie sexuell übertragbare Entzündungen im Urogenitaltrakt. C. trachomatis ist ein obligat intrazelluläres Bakterium mit einem biphasischen Lebenszyklus, der in einer spezialisierten  Vakuole innerhalb des Wirtszellzytoplasmas   durchlaufen   wird,   der   sogenannten   Chlamydien-Inklusion.
C. trachomatis ist daher davon abhängig, dass die infizierte Wirtszelle überlebt, bis die Entwicklung des Erregers abgeschlossen ist und moduliert dazu das apoptotische Signalnetzwerk der Wirtszelle. Dieses besteht aus mehreren fein aufeinander abgestimmten regulatorischen Kaskaden aus pro- und  anti- apoptotischen Proteinen, die normalerweise auf Veränderungen in der zellulären Homöostase reagieren und als Folge den programmierten Zelltod einleiten können. Es ist jedoch bekannt, dass Chlamydia die Apoptose der Wirtszelle  durch Stabilisierung mehrerer anti-apoptotischer Wirtsproteine wie  cIAP2  und  Mcl-1 inhibiert. Während pro- und anti-apoptotische Proteine Hauptregulatoren des Apoptosesignalnetzwerks darstellen, wurde kürzlich eine neue Ebene der Apoptose- Regulation identifiziert, die durch kleine, nicht-kodierende microRNAs (miRNAs) gesteuert wird.
In der vorliegenden Arbeit untersuchte ich die Veränderungen in dem miRNA Expressionsprofil von Wirtszellen nach einer Chlamydieninfektion.  Mittels  miRNA deep sequencing wurden dabei mehrere miRNAs identifiziert, die abhängig von der Infektion mit Chlamydia  differentiell  in  menschlichen  Endothelzellen  exprimiert werden und deren Funktion mit der Modulation der Apoptose-Signalwege assoziiert sind. Dabei war miR-30c-5p von besonderem Interesse, da deren molekulares target das Tumorsuppressorprotein p53 ist. Unter anderem durch unser Labor wurde dabei bereits gezeigt, dass Chlamydia den Proteasom-vermittelten Abbau von p53 fördert und somit die Menge des Proteins in der Wirtszelle depletieren kann. In der hier vorliegenden Arbeit zeige ich darüberhinaus, dass eine Chlamydia-Infektion die p53 Mengen in den Wirtszellen senkt, indem miR-30c-5p verstärkt produziert wird, während das intrazelluläre Wachstum von C. trachomatis durch den Verlust von miR- 30c-5p inhibiert wird.
Zusammen mit den apoptotischen Regulationskaskaden  entscheiden  auch  die Integrität der Mitochondrien sowie die Dynamik des mitochondrialen Netzwerks über das  Schicksal  der  Zelle.  Eine  Dysregulation  dieser  Funktionen  führt  zur  Einleitung
 
des Zelltods  und bildet die Grundlage der Pathogenese mehrerer Krankheiten. Zu den wesentlichen Aufgaben des mitochondrialen Netzwerkes gehören, neben zahlreichen anderen, die Synthese von ATP, die Detoxifizierung von reaktiven Sauerstoff-Spezies sowie die Kalziumhomöostase. Die funktionelle Integrität des mitochondrialen Netzwerks ist dabei stark von Teilungs- und Fusionsraten mitochondrialer Fragmente abhängig und diese mitochondriale Dynamik  ist wiederum eng mit der Apoptose verknüpft; so sind etwa viele Proteine, welche die mitochondriale Dynamik regulieren, auch an  der  apoptotischen  Signalgebung beteiligt. Zum Beispiel wird die Transkription des an der Mitochondrienteilung beteiligten Proteins Drp1 durch p53 reguliert und eine miR-30c-vermittelte Inhibition von p53 senkt daher die Menge an Drp1 in der Zelle.
In der hier vorliegenden Arbeit demonstriere ich die signifikante Veränderung der mitochondrialen Dynamik in  menschlichen  Zellen  nach  einer  Chlamydieninfektion. Die entstehende hyperkondensierte Architektur des mitochondrialen Netzwerks  ist dabei auf den Verlust von Drp1 zurückzuführen, welcher durch die miR-30c-5p- induzierte Depletion von p53 vermittelt wird. Während die Abhängigkeit des intrazellulären Wachstums  von  Chlamydia  vom  Stoffwechsel   der  Wirtszelle weitgegen akzeptiert ist, wurde die Rolle der Mitochondrien und die Dynamik des mitochondrialen Netzwerks in infizierten Zellen bisher vernachlässigt. Innerhalb der vorliegenden Arbeit wurde zum ersten Mal die Abhängigkeit von Chlamydia auf miR- 30c-5p induzierte Veränderungen in der mitochondrialen Architektur illustriert.
KW  - Chlamydia
KW  - MicroRNAs
KW  - Mitochondria
KW  - Microscopy
KW  - Chlamydienkrankheit
KW  - miRNS
KW  - Mitochondrium
KW  - Mikroskopie
Y1  - 2018
U6  - http://nbn-resolving.de/urn/resolver.pl?urn:nbn:de:bvb:20-opus-155866
ER  -