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Bei der Implantation des Fetus in den Uterus und während der Schwangerschaft kommt es zu einer Interaktion fetaler Trophoblastzellen mit dem mütterlichen Immunsystem. Trotz vieler verschiedener Studien ist bis heute nicht grundlegend geklärt, welche Mechanismen zur immunologischen Akzeptanz des (semi-)allogenen Fetus durch die Mutter beitragen. Zur wechselseitigen Kommunikation zwischen Kind und Mutter tragen Zytokine bei, die von allen immunkompetenten Zellen sezerniert werden können und regulatorisch auf die Immunantwort wirken. Eine Störung im Gleichgewicht der Zytokine kann zu Aborten, Präeklampsie oder anderen Pathologien führen. Eine wichtige Quelle von Zytokinen stellen u.a. die reifen und unreifen dendritischen Zellen (DC), die in der humanen Dezidua nachgewiesen wurden, dar. DC übernehmen als effiziente Antigen präsentierende Zellen eine entscheidende Funktion im Immunsystem und können inflammatorische Immunantworten induzieren. Jedoch spielen sie auch eine wichtige Rolle bei der Vermittlung immunologischer Toleranz.
Die menschliche Plazenta weist eine auffällig starke Expression verschiedener humaner endogener Retroviren (HERV) auf. Immunmodulierende Eigenschaften von HERV wurden bereits beschrieben, jedoch nicht die direkte Wirkung von HERV-Proteinen der Plazenta auf Zellen des Immunsystems. Im Rahmen der Arbeit sollte daher die Wirkung des Hüllproteins des HERV-K, das in den Zytotrophoblastenzellen und in den Zellen des extravillösen Trophoblasten nachgewiesen wurde, auf die Zytokinproduktion unreifer (iDC) und reifer DC (mDC) untersucht werden.
Als Modellsystem wurden in-vitro aus Monozyten des peripheren Blutes differenzierte DC gewählt. Die DC wurden in unreifem und reifem Zustand mit unterschiedlichen Konzentrationen von HERV-K-Peptiden (rekombinante Proteine (TM05.04 und TM12.12) bzw. Peptide aus 22 Aminosäuren (K120 und K177)) behandelt. Untersucht wurden die Veränderungen der Zytokinspiegel in den Zellkulturüberständen mittels Cytometric Bead Assay und Durchflusszytometrie. Die Messungen zeigten z.T. signifikante Veränderungen der Zytokinproduktion. So wurde die TNF-α-Sekretion der mDC durch K120 und K177 signifikant vermindert. Dieselben Peptide supprimierten ebenfalls signifikant die IL-8-Sekretion der mDC. Jedoch kam es durch alle vier HERV-Peptide (bei drei Peptiden signifikant) zu einer Steigerung der IL-8-Produktion in den iDC. Auch IL-6 wurde von den iDC durch HERV-K mehrheitlich signifikant vermehrt ausgeschüttet. Bzgl. IL-6 ergaben sich jedoch keine signifikanten Veränderungen in den mDC. In allen Ansätzen kam es zu einer konzentrationsabhängigen Stimulation der Sekretion des immunsuppressiven IL-10 (bei je drei Peptiden signifikante Ergebnisse). Keine signifikanten Veränderungen ergaben sich für IL1-β und IL-4.
Die Erkenntnis, dass die HERV-Peptide die Zytokinproduktion der DC z.T. signifikant modulieren und diese Veränderung in den unterschiedlichen Reifestadien der DC variieren, lässt vermuten, dass die in der humanen Plazenta exprimierten Proteine einen Einfluss auf den Verlauf einer Schwangerschaft nehmen. Bei einer Schwangerschaft sind extrem fein abgestimmte, komplexe Vorgänge, bei denen viele verschiedene Faktoren eine Rolle spielen, für einen Erfolg vonnöten. Eine Übertragung der in-vitro-Ergebnisse auf in-vivo-Zustände ist nicht leicht zu vollziehen. Die vorliegenden Ergebnisse sprechen jedoch für einen Einfluss des HERV-K auf die Kommunikation zwischen Fetus und Mutter. Inwiefern genau und wie wichtig bzw. essentiell die Expression der HERV-K-Peptide für einen physiologischen Verlauf der Schwangerschaft ist, ob sie einen Einfluss auf Pathologien während der Gestation hat und ob dem HERV-K eine Bedeutung in der humanen Evolution zukommt, kann mit dieser Arbeit nicht geklärt werden. Jedoch gibt diese Arbeit Anlass dafür, den Einfluss des HERV-K auf die menschliche Fortpflanzung weitergehend zu untersuchen.
Aminoacyl‐tRNA synthetases (ARSs) catalyze the first step of protein biosynthesis (canonical function) and have additional (non‐canonical) functions outside of translation. Bi‐allelic pathogenic variants in genes encoding ARSs are associated with various recessive mitochondrial and multisystem disorders. We describe here a multisystem clinical phenotype based on bi‐allelic mutations in the two genes (FARSA, FARSB) encoding distinct subunits for tetrameric cytosolic phenylalanyl‐tRNA synthetase (FARS1). Interstitial lung disease with cholesterol pneumonitis on histology emerged as an early characteristic feature and significantly determined disease burden. Additional clinical characteristics of the patients included neurological findings, liver dysfunction, and connective tissue, muscular and vascular abnormalities. Structural modeling of newly identified missense mutations in the alpha subunit of FARS1, FARSA, showed exclusive mapping to the enzyme's conserved catalytic domain. Patient‐derived mutant cells displayed compromised aminoacylation activity in two cases, while remaining unaffected in another. Collectively, these findings expand current knowledge about the human ARS disease spectrum and support a loss of canonical and non‐canonical function in FARS1‐associated recessive disease.
Bacteriophage AR9 is a recently sequenced jumbo phage that encodes two multisubunit RNA polymerases. Here we investigated the AR9 transcription strategy and the effect of AR9 infection on the transcription of its host, Bacillus subtilis. Analysis of whole-genome transcription revealed early, late, and continuously expressed AR9 genes. Alignment of sequences upstream of the 5′ ends of AR9 transcripts revealed consensus sequences that define early and late phage promoters. Continuously expressed AR9 genes have both early and late promoters in front of them. Early AR9 transcription is independent of protein synthesis and must be determined by virion RNA polymerase injected together with viral DNA. During infection, the overall amount of host mRNAs is significantly decreased. Analysis of relative amounts of host transcripts revealed notable differences in the levels of some mRNAs. The physiological significance of up- or downregulation of host genes for AR9 phage infection remains to be established. AR9 infection is significantly affected by rifampin, an inhibitor of host RNA polymerase transcription. The effect is likely caused by the antibiotic-induced killing of host cells, while phage genome transcription is solely performed by viral RNA polymerases.