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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:bsz:25-opus-74564
URL: http://www.freidok.uni-freiburg.de/volltexte/7456/


Schädler, Stephanie

Modulation of Nrf2-activation by Hepatitis B Virus

Modulation der Aktivierung von Nrf2 durch das Hepatitis B Virus

Dokument1.pdf (2.702 KB) (md5sum: 50c6a33c4a1e3caa730df8c49b849e0c)

Kurzfassung in Englisch

The Hepatitis B virus (HBV) is an enveloped DNA virus that belongs to the family of Hepadnaviridae. The 3.2 kb partial double-stranded DNA genome codes for seven viral proteins, amongst others the two regulatory proteins HBx and LHBs. Hepatitis B is an inflammatory liver disease caused by HBV. HBV infection is a severe worldwide health problem and one of the major risk factors for the development of hepatocellular carcinoma (HCC). Although an effective vaccine is available about 400 million people are chronically infected with HBV having a very low cure rate. Interactions between HBV-induced cellular signaling pathways, the immune response and clinical symptoms are still not fully understood and above all additional treatment options to improve the current chronic HBV therapy are imperative.
The transcription factor Nuclear Factor-Erythroid 2-related Factor 2 (Nrf2) plays an important role in cellular defense mechanisms against oxidative stress by triggering the expression of cytoprotective genes as NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1), glutathione peroxidase (GPx) or glutamate-cysteine synthetase catalytic subunit (GCSc). The expression of these genes depends on a short cis-acting sequence in their promoter, the antioxidant response element (ARE) that is recongnized by Nrf2.

Taken together, the present work characterized the HBV-dependent modulation of Nrf2. HBV induces a strong activation of ARE-regulated genes in vitro and in vivo whereby the functionality of Nrf2 is required. Activation of ARE-dependent target genes by HBV is triggered via the c-Raf/MEK signaling pathway whereas radical formation is not relevant for the HBV-dependent induction of ARE/Nrf2-regulated genes. The HBV regulatory proteins HBx and PreS2 are able to induce expression of ARE-dependent target genes comparable to full length HBV genome. The Nrf2/ARE-mediated activation of cytoprotective gene expression leads to a better protection against oxidative damage in HBV-replicating cells as compared to control cells. In addition, HBV-positive cells show a significantly increased expression of PSMB5 which is accompanied by a decreased level of PSMB5i. In accordance to this HBV-producing cells present an increased constitutive proteasome activity and a decreased immune proteasome activity as compared to control cells.

In conclusion these data suggest that HBV triggers the expression of Nrf2/ARE-regulated genes to ensure the survival of the infected cell and thereby promotes the establishment of the viral infection. Consequently, these observations could be relevant for future therapy concepts for chronic HBV infection and HBV-associated HCC.


Kurzfassung in Deutsch

Das Hepatitis B Virus (HBV) ist ein behülltes DNA Virus, das in die Familie der Hepadnaviridae eingruppiert ist. Das 3.2 kb große, partiell doppelsträngige DNA Genom codiert für sieben virale Proteine, unter anderem die zwei regulatorischen Proteine HBx und LHBs. Die Hepatitis B ist eine durch HBV verursachte Infektionskrankheit der Leber, die ein schwerwiegendes, weltweites Gesundheitsproblem darstellt und eine der Hauptursachen ist für die Entwicklung eines hepatozellulären Karzinoms (HCC). Obwohl eine effektive Impfung vorhanden ist, sind ungefähr 400 Millionen Menschen Träger einer chronischen HBV-Infektion, welche nur über eine geringe Heilungschance verfügt. Interaktionen zwischen den HBV-induzierten zellulären Signalkaskaden, der Immunantwort und den klinischen Symptomen sind bis heute noch nicht vollständig aufgeklärt und machen zusätzliche Behandlungsmöglichkeiten zwingend notwendig, um die gegenwärtige Therapie der chronischen HBV-Infektion zu verbessern.
Der Transkriptionsfaktor Nuclear Factor-Erythroid 2-related Factor 2 (Nrf2) spielt eine wichtige Rolle in den zellulären Abwehrmechanismen gegen oxidativen Stress, indem er die Expression von zytoprotektiven Genen wie NAD(P)H:quinone oxidoreductase 1 (NQO1), glutathione peroxidase (GPx) oder glutamate-cysteine synthetase catalytic subunit (GCSc) veranlasst. Die Expression dieser Gene ist abhängig von einer cis-agierenden Sequenz in ihrem Promoter, dem antioxidative response element (ARE), welches durch Nrf2 erkannt wird.

Zusammenfassend wurde in der vorliegenden Arbeit die HBV-abhängige Modulation von Nrf2 charakterisiert. HBV induziert eine starke Aktivierung von ARE-regulierten Genen in vitro und in vivo, wobei die Funktionalität von Nrf2 erforderlich ist. Die Aktivierung von ARE-abhängigen Zielgenen durch HBV wird über die viralen regulatorischen Proteine LHBs und HBx vermittelt und durch den c-Raf/MEK Signalweg eingeleitet, wobei Radikalbildung für die Induktion der ARE-abhängigen Gene keine Rolle spielt. Die Nrf2/ARE-vermittelte Aktivierung von zytoprotektiven Genen führt im Vergleich zu HBV-negativen Kontrollzellen zu einem besseren Schutz gegen oxidativen Schaden in HBV-replizierenden Zellen. Des Weiteren zeigen HBV-positive Zellen eine signifikant erhöhte PSMB5 Expression, die einhergeht mit einem reduzierten Level an PSMB5i. In Übereinstimmung hiermit präsentieren HBV-produzierende Zellen im Vergleich zu HBV-negativen Kontrollzellen eine erhöhte konstitutive Proteasomaktivität und eine verminderte Aktivität des Immunproteasoms.

Die vorliegenden Ergebnisse weisen abschliessend darauf hin, dass HBV die Expression der Nrf2/ARE-regulierten Gene steuert, um das Überleben der infizierten Zelle zu sichern und fördert dadurch die Etablierung der viralen Infektion. Folglich könnten diese Beobachtungen für zukünftige Therapiekonzepte für die chronische HBV-Infektion und für das HBV-assozierte HCC von Bedeutung sein.


SWD-Schlagwörter: Hepatitis-B-Virus , Signaling
Freie Schlagwörter (deutsch): oxidativer Stress , Nrf2 , Nrf2/ARE Signalweg , Proteasom , Leber
Freie Schlagwörter (englisch): hepatitis B virus , Nrf2 , ROS , Nrf2/ARE signaling , antioxidative genes , proteasome
CCS Klassifikation General Li
Institut: Medizinische Univ.-Klinik und Poliklinik
Fakultät: Fakultät für Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Erstgutachter: Hildt, Eberhard (Prof. Dr.)
Sprache: Englisch
Tag der mündlichen Prüfung: 21.04.2010
Erstellungsjahr: 2009
Publikationsdatum: 05.08.2010
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