IRF-1 regulierte Gene : Ihre Bedeutung bei der Tumorsuppression und der Abwehr viraler Infektionen
Die vorliegende Arbeit befasst sich mit der Frage wie der Transkriptionsfaktor IRF-1 in Zellen antivirale und antiproliferative/tumorsuppressive Aktivitäten auslöst. Die Effekte wurden in einem Zellkulturmodell untersucht, indem sowohl die onkogene Transformation als auch die IRF-1 Aktivität von außen gesteuert werden kann. Dies entspricht in idealisierter Form der natürlichen Situation, in der IRF-1 durch Pathogene und proinflammatorische Zytokine transkriptionell induziert wird. Simultan mit der tumorsuppressorischen Wirkung von IRF-1 konnte eine Reversion der Expression von 60 % aller Gene festgestellt werden, die beim Übergang vom normalen zum onkogen-transformierten Zustand dereguliert werden. Viele der indirekt durch IRF-1 regulierten Gene kodieren für Proteine, die an der Regulation des Zellzyklus beteiligt sind. Es wurde nachgewiesen, dass die IRF-1 vermittelte Reversion der Transformation fast uneingeschränkt auf eine Normalisierung der erhöhten Zyklin D1 Expression zurückzuführen ist. Unter den Genprodukten der direkten IRF-1 Zielgene sind vielen, von denen bekannt ist, dass sie bei der Abwehr von Pathogenen mitwirken. Darunter Viperin, das bisher als ein Interferon stimuliertes Gen (ISG) mit antiviraler Aktivität beschrieben wurde. Für die Klärung der Frage, welche Rolle IRF-1 bei der Induktion von Viperin spielt, wurden Infektionsversuche mit VSV (Vesikular Stomatitis Virus) durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass das Viperin Gen IRF-1 abhängig von Viren induziert werden kann und sein Genprodukt die VSV Replikation effektiv hemmt. Weiterhin wurde gezeigt, dass IRF-1 einen eigenen IFN unabhängigen, antiviralen Schutz vermittelt. Diese Daten geben erste Hinweise darauf, dass IRF-1 für die Etablierung antiviraler Mechanismen essentiell ist, wenn das Interferon System durch die Virusinfektion inhibiert wird.
Interferon regulatory factor-1 (IRF-1) was originally identified as a protein mediating the effects of the interferon system. Beside its antiviral and pro-inflammatory activity IRF-1 antagonizes the growth of tumour cells in vitro and in vivo by counteracting the uncontrolled growth of tumour cells. In addition, the activation of IRF-1 in different tumour models leads to a reversion of the tumorigenic phenotype. All of these effects are mediated through the transcriptional activation of IRF-1 target genes. A cell line which allows the regulation of IRF-1 as well as the oncogenic transformation by c-myc and c-Ha-ras was used to uncover the molecular alterations initiated by IRF-1. This equals an idealised form of the natural situation where the induction of IRF-1 is triggered by interferons, viruses, dsRNA and inflammatory cytokines. Gene expression profile analyses showed that more than 60% of the genes whose expression changed during transformation have an expression pattern as in the non-transformed state after IRF-1 activation. Many of the indirect regulated IRF-1 target genes act on proliferation and cell cycle control. Continuative analyses demonstrated that IRF-1 mediates its tumour-suppressive effects mainly by inhibiting oncogene-induced cyclin D1 expression. The biggest portion of the primary IRF-1 targets is associated with pathogen defence. Among them Viperin, an interferon stimulated gene, that exhibits antiviral activity. To clarify the function of IRF-1 in virus mediated Viperin induction, infection studies were performed. Finally, it was shown that IRF-1 is essential for the VSV mediated Viperin induction and that enforced expression of Viperin limits VSV replication. Furthermore, it was shown that IRF-1 mediates interferon independent antiviral mechanisms. Since IRF-1 induces several other important antiviral factors it is postulated that IRF-1 serves as a feedback mechanism when the interferon system is blocked by viruses.
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