Characterisierung eines neuen Nukleotid-basierenden second messenger Systems, welches das angeborene Immunantworten reguliert
Virologie
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Nukleinsäuren spielen eine zentrale Rolle bei der angeborenen antiviralen Immunantwort. Virale Nukleinsäuren können von Pattern recognition receptoren (PRRs) erkannt werden, die antivirale immuantworten regulieren indem sie die Expression von Typ-I-Interferonen oder anderen Zytokinen auslöse. Interferone und Zytokine aind für die Induktion eines antiviralen Zustands in benachbarten Zellen oder in infizierten Gewebe wichtig. Darüber hinaus stellen kürzere Nukleinsäuren wichtige Signalmoleküle dar, die Signale verbreiten oder zur Aktivierung intrazellulärer Proteine führen. Ein prominentes Beispiel für diese Funktion ist die Aktivität von cGAMP, einem zyklischen Di-Nukleotid, das von cGAS synthetisiert wird und das zelluläre Protein STING aktiviert, um die Expression von Typ-I-Interferon und Zytokinen zu initiieren. Ein weiteres gut charakterisiertes Nukleotid, das eine wichtige Rolle bei der antiviralen Immunität spielt, ist 2'5'OA, das von OAS-Proteinen bei der Viruserkennung synthetisiert wird und RNAseL aktiviert. Wir wollten die Aktivität von Di-Adenosin-Tetraphosphat (Ap4A) zu untersuchen, das unter bestimmten Situationen von zellulärem Stress und in Zellen mit Mutationen in tRNA-Aminoacyltransferasen (insbesondere KRAS) synthetisiert wird. Um die Aktivität von AP4A zu verstehen, haben wir systematisch die Reaktionen von Makrophagen auf AP4A und anderen extrazellulären Nukleotiden untersucht. Wir konnten festgestellen, dass die verwendeten Nukleotide eine ausgeprägte Zytokinantwort auslösen. Auf der Suche nach Rezeptoren, die an dieser Reaktion beteiligt sein könnten, konzentrierten wir uns auf die Familie der P2Y-Rezeptoren (P2YR). Zeitaufgelöste Transkriptomanalysen zeigten, dass Nukleotide auf der Basis von Adenin und Uridin eine spezifische und unmittelbare Reaktion auf Zytokine auslösen. Um Rezeptoren zu identifizieren, die möglicherweise an dieser Reaktion beteiligt sind, haben wir uns auf die P2Y-Rezeptorfamilie (P2YR) konzentriert. Zeitaufgelöste Transkriptomanalysen ergaben, dass Adenin- und Uridin-basierte Nukleotide eine spezifische, sofortige und vorübergehende Zytokinreaktion durch die Regulierung der AP-1-Transkriptionsaktivierung über den MAPK-Weg auslösen. Mithilfe der Transkomplementierung von Rezeptoren haben wir eine Untergruppe von P2Ys (P2Y1, P2Y2, P2Y6 und P2Y11) identifiziert, die die Zytokininduktion steuern, während andere (P2Y4, P2Y11, P2Y12, P2Y13 und P2Y14) direkt antivirale Reaktionen auslösen. Bemerkenswert ist, dass P2Y11 beide Aktivitäten in sich vereint und dass die Inhibierung dieses Rezeptors in Makrophagen sowohl die entzündlichen als auch die antiviralen Reaktionen beeinträchtigt. Unsere Studie liefert eine detaillierte Charakterisierung der Funktionen von P2Y-Rezeptoren bei angeborenen Immunprozessen. Wir gehen davon aus, dass die Nukleotid-Signalübertragung ein wichtiger Aspekt ist, der die Immunantwort in Geweben prägt und für die Induktion von Immunantworten und die Virusabwehr von Bedeutung ist.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
-
Cross-species analysis of viral nucleic acid interacting proteins identifies TAOKs as innate immune regulators. Nature Communications, 12(1).
Pennemann, Friederike L.; Mussabekova, Assel; Urban, Christian; Stukalov, Alexey; Andersen, Line Lykke; Grass, Vincent; Lavacca, Teresa Maria; Holze, Cathleen; Oubraham, Lila; Benamrouche, Yasmine; Girardi, Enrico; Boulos, Rasha E.; Hartmann, Rune; Superti-Furga, Giulio; Habjan, Matthias; Imler, Jean-Luc; Meignin, Carine & Pichlmair, Andreas
-
Genotoxic stress in constitutive trisomies induces autophagy and the innate immune response via the cGAS-STING pathway. Communications Biology, 4(1).
Krivega, Maria; Stiefel, Clara M.; Karbassi, Sahar; Andersen, Line L.; Chunduri, Narendra K.; Donnelly, Neysan; Pichlmair, Andreas & Storchová, Zuzana
-
Multilevel proteomics reveals host perturbations by SARS-CoV-2 and SARS-CoV. Nature, 594(7862), 246-252.
Stukalov, Alexey; Girault, Virginie; Grass, Vincent; Karayel, Ozge; Bergant, Valter; Urban, Christian; Haas, Darya A.; Huang, Yiqi; Oubraham, Lila; Wang, Anqi; Hamad, M. Sabri; Piras, Antonio; Hansen, Fynn M.; Tanzer, Maria C.; Paron, Igor; Zinzula, Luca; Engleitner, Thomas; Reinecke, Maria; Lavacca, Teresa M. ... & Pichlmair, Andreas
-
NUDT2 initiates viral RNA degradation by removal of 5′-phosphates. Nature Communications, 12(1).
Laudenbach, Beatrice T.; Krey, Karsten; Emslander, Quirin; Andersen, Line Lykke; Reim, Alexander; Scaturro, Pietro; Mundigl, Sarah; Dächert, Christopher; Manske, Katrin; Moser, Markus; Ludwig, Janos; Wohlleber, Dirk; Kröger, Andrea; Binder, Marco & Pichlmair, Andreas
-
Two cGAS-like receptors induce antiviral immunity in Drosophila. Nature, 597(7874), 114-118.
Holleufer, Andreas; Winther, Kasper Grønbjerg; Gad, Hans Henrik; Ai, Xianlong; Chen, Yuqiang; Li, Lihua; Wei, Ziming; Deng, Huimin; Liu, Jiyong; Frederiksen, Ninna Ahlmann; Simonsen, Bine; Andersen, Line Lykke; Kleigrewe, Karin; Dalskov, Louise; Pichlmair, Andreas; Cai, Hua; Imler, Jean-Luc & Hartmann, Rune
-
Attenuation of SARS‐CoV‐2 replication and associated inflammation by concomitant targeting of viral and host cap 2'‐O‐ribose methyltransferases. The EMBO Journal, 41(17).
Bergant, Valter; Yamada, Shintaro; Grass, Vincent; Tsukamoto, Yuta; Lavacca, Teresa; Krey, Karsten; Mühlhofer, Maria‐Teresa; Wittmann, Sabine; Ensser, Armin; Herrmann, Alexandra; vom Hemdt, Anja; Tomita, Yuriko; Matsuyama, Shutoku; Hirokawa, Takatsugu; Huang, Yiqi; Piras, Antonio; Jakwerth, Constanze A.; Oelsner, Madlen; Thieme, Susanne ... & Kato, Hiroki
-
Systematic P2Y receptor survey identifies P2Y11 as modulator of immune responses and virus replication in macrophages. The EMBO Journal, 42(23).
Andersen, Line Lykke; Huang, Yiqi; Urban, Christian; Oubraham, Lila; Winheim, Elena; Stafford, Che; Nagl, Dennis; O.'Duill, Fionan; Ebert, Thomas; Engleitner, Thomas; Paludan, Søren Riis; Krug, Anne; Rad, Roland; Hornung, Veit & Pichlmair, Andreas
