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Die extrazelluläre RNA-Welt von Listeria monocytogenes und deren Potential zur Typ-I-IFN Induktion : Proteomanalyse der von Listeria monocytogenes produzierten Membrane Vesicles

The extracellular RNA world of Listeria monocytogenes and its potential for type-I-IFN induction : Proteome analysis of the membrane vesicles produced by Listeria monocytogenes

Frantz, Renate


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URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-142460
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2019/14246/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Medizinische Mikrobiologie
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 19.11.2018
Erstellungsjahr: 2018
Publikationsdatum: 15.03.2019
Kurzfassung auf Deutsch: Diese Arbeit hat erstmals die RNA, die von L. monocytogenes während des Wachstums sekretiert wird, umfassend untersucht. Im Rahmen dieser Untersuchung wurde gezeigt, dass L. monocytogenes die Produktion von Membrane vesicles (MVs) für die Sekretion von RNA (MVs-RNA) nutzt. Darüber hinaus hat diese Arbeit gezeigt, dass der überwiegende Teil der extrazellulären RNA in einer freien, nicht MVs-assoziierten Form (sec-RNA) sekretiert wird. Die umfassende Untersuchung von sec-RNA und MVs-RNA hat die einzigartige Zusammensetzung und Vielfalt der RNA, die von L. monocytogenes sekretiert wird, enthüllt. Hierdurch wurde gezeigt, dass sec-RNA und MVs-RNA sich sowohl untereinander als auch von der zellulären RNA unterscheiden, bezüglich Vorkommen und Häufigkeit bestimmter RNA-Spezies. Darüber hinaus hat diese Arbeit die besondere Eigenschaft von sec-RNA und MVs-RNA eine höhere Interferon-Beta Antwort in Wirtszellen auszulösen als die zelluläre RNA gezeigt. Hierdurch wurde gezeigt, dass die Induktion von Interferon-Beta ein Charakteristikum der RNA, die von L. monocytogenes sekretiert wird, darstellt. Diese Erkenntnis weist auf eine funktionelle Abgrenzung von sec-RNA und MVs-RNA von der zellulären RNA hin. Für die unterschiedliche Interferon-Beta Antwort wurde die diverse Zusammensetzung von sec-RNA, MVs-RNA und zelluläre RNA aus RNAs mit unterschiedlichem immunstimulatorischem Potential ausgemacht. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass individuelle RNAs, die in sec-RNA und MVs-RNA identifiziert worden sind, ein unterschiedliches Potential besitzen eine Interferon-Beta Antwort in Wirtszellen auszulösen. Im Rahmen dieser Untersuchung wurden zwei sRNAs, rli32 mit einem sehr hohen und ssrS mit einem sehr schwachen Interferon-Beta Induktionspotential, identifiziert. In diesem Zusammenhang hat diese Arbeit erstmals die antivirale Aktivität von individuellen bakteriellen sRNAs gezeigt. Hierdurch wurde die Wirksamkeit der RIG-I-abhängigen Interferon-Beta Antwort, die von den sRNAs ausgelöst wird, im Kontext einer viralen Infektion gezeigt.
Im zweiten Teil dieser Arbeit wurde gezeigt, dass die von L. monocytogenes produzierten MVs eine Vielzahl von unterschiedlichen Proteinen, die in verschiedenen zellulären Prozessen involviert sind, enthalten. Im Rahmen dieser Untersuchung hat diese Arbeit erstmals die Anwesenheit zum Teil vollständiger Stoffwechselwege und Kohlenhydrattransporter, die zur Energiegewinnung genutzt werden, gezeigt. Diese Erkenntnis weist auf aktive biologische Prozesse in den MVs, die von L. monocytogenes produziert werden, hin. Darüber hinaus hat diese Arbeit die Anwesenheit von Virulenzfaktoren in den MVs und damit deren potentielle Beteiligung an dem Infektionsprozess von L. monocytogenes gezeigt.





Kurzfassung auf Englisch: This work has for the first time extensively studied the RNA secreted by L. monocytogenes during growth. In the context of this research it was shown that L. monocytogenes are using the production of membrane vesicles (MVs) for the secretion of RNA (MVs-RNA). In addition, this work has shown that the majority of the extracellular RNA is being secreted in a free, not MVs-associated form (sec-RNA). The comprehensive study of sec-RNA and MVs-RNA has revealed the unique composition and diversity of RNA, which is secreted by L. monocytogenes. It was shown that sec-RNA and MVs-RNA differ in their occurrence and abundance of specific RNA species, both among each other and from the cellular RNA. Moreover, this work has revealed the special characteristic of sec-RNA and MVs-RNA to elicit a higher interferon beta response in host cells than the cellular RNA. Thru this it was shown that the induction of interferon beta is a characteristic of the RNA secreted by L. monocytogenes. This finding points to a functional demarcation of sec-RNA and MVs-RNA from cellular RNA. It was shown that the diverse composition of sec-RNA, MVs-RNA and cellular RNA consisting of RNAs with different immune stimulatory potential is responsible for the different interferon beta response. This is based on the finding that individual RNAs, which have been identified in sec-RNA and MVs-RNA, have a different potential to trigger an interferon beta response in host cells. Within this study, two sRNAs, rli32 with a very high and ssrS with a very weak interferon beta induction potential, were identified. In this context, this work has for the first time demonstrated the antiviral activity of individual bacterial sRNAs. This demonstrated the effectiveness of the RIG-I-dependent interferon beta response triggered by the sRNAs in the context of a viral infection.
In the second part of this work, it has been shown that the MVs produced by L. monocytogenes contain a large number of different proteins which are involved in different cellular processes. In the context of this study, this work has for the first time shown the presence of partially complete metabolic pathways and carbohydrate transporters used for energy production. This finding points to active biological processes in the MVs produced by L. monocytogenes. In addition, this work has shown the presence of virulence factors in the MVs and with that their potential involvement in the infection process of L. monocytogenes.









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