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Effekt der Hepatitis C Virus 3´-untranslatierten Region und des 3´-Poly(A)-Endes auf IRES-abhängige und cap-abhängige Translation

Effect of the hepatitis C virus 3´-untranslated region and the 3´-poly(A)-tail on IRES-dependent and cap-dependent translation

Bung, Christiane


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Bitte beziehen Sie sich beim Zitieren dieses Dokumentes immer auf folgende
URN: urn:nbn:de:hebis:26-opus-82433
URL: http://geb.uni-giessen.de/geb/volltexte/2011/8243/

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Universität Justus-Liebig-Universität Gießen
Institut: Biochemisches Institut
Fachgebiet: Biologie
DDC-Sachgruppe: Biowissenschaften, Biologie
Dokumentart: Dissertation
Sprache: Deutsch
Tag der mündlichen Prüfung: 07.07.2011
Erstellungsjahr: 2011
Publikationsdatum: 11.07.2011
Kurzfassung auf Deutsch: In der vorliegenden Arbeit wurde der Einfluss der Hepatitis C Virus 3’-untranslatierten Region (HCV 3´-UTR) und des 3´-Poly(A)-Anhangs sowohl auf die IRES-abhängige als auch auf die cap-abhängige Translation in vivo und in vitro untersucht.
Das Hepatitis C Virus ist ein positivsträngiges RNA-Virus, welches der Familie der Flaviviren zugeordnet wird. Die Initiation der Translation erfolgt cap-unabhängig mit Hilfe einer internen Ribosomen-Eintrittsstelle (IRES) in der 5´-untranslatierten Region (5´-UTR) des viralen Genoms. Eine HCV-verwandte IRES ist die des porcinen Teschovirus (PTV), welches den Picornaviren zugeordnet wird. Die PTV IRES ähnelt allerdings sowohl bezüglich seiner Struktur als auch seiner Funktionsweise der Translationsinitiation stark der HCV IRES. In der vorliegenden Arbeit konnte festgestellt werden, dass die Translation an beiden IRES-Elementen durch die HCV 3´-UTR deutlich stimuliert wird. Dieser Effekt konnte allerdings auch für eine nicht HCV-verwandte IRES gezeigt werden. Die Stimulation der Aktivität verschiedener IRES-Elemente durch die HCV 3´-UTR wurde unabhängig vom untersuchten Zelltyp gefunden. Dies weist darauf hin, dass an der Translationsstimulation durch die HCV 3´-UTR eher allgemeine als leberzellspezifische Faktoren beteiligt sind. Die Stimulation der Translation durch die HCV 3´-UTR scheint demnach kein bedeutender Faktor bezüglich des Lebertropismus des Hepatitis C Virus zu sein.
In dieser Arbeit wurde neben der IRES-abhängigen Translation auch der Einfluss der HCV 3´-UTR auf die Translationsinitiation an der 5’-Cap-Struktur einer RNA untersucht. Ebenso wie bei der Initiation der Translation an viralen IRES-Elementen konnte auch hier ein positiver stimulatorischer und zelltypunabhängiger Effekt der HCV 3´-UTR auf die Translation an der Cap-Struktur nachgewiesen werden.
Wie schon für die Stimulation der cap-abhängigen Translationsinitiation durch den 3´-Poly(A)-Anhang gezeigt, konnte in der vorliegenden Arbeit auch eine zelltypunabhängige Stimulation der Translation aller untersuchten IRES-Elemente durch einen 3´-Poly(A)-Schwanz nachgewiesen werden. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass die Stimulation sowohl der HCV IRES-abhängigen als auch der cap-abhängigen Translation durch die HCV 3´-UTR oder den 3´-Poly(A)-Anhang unabhängig von der Zellzyklusphase stattfindet, in welcher sich die Zellen befinden.
Ein spezielles Augenmerk wurde auf den Zusammenhang zwischen der Länge des 3´-Poly(A)-Anhangs und dem quantitativen Stimulationseffekt sowohl für die cap- als auch die IRES-abhängige Translation gelegt. Dabei zeigte sich in vivo bei beiden Arten der Translationsinitiation ein direkter Zusammenhang zwischen der Länge des Poly(A)-Endes und der Stärke der Translationsstimulation. Diese erhöht sich jedoch ab einer Poly(A)-Schwanz-Länge von mehreren hundert Adenosinen nicht mehr, so dass es hier zu einem Stimulationsplateau kommt.
Zusammengefasst deuten die Resultate der vorliegenden Arbeit darauf hin, dass die Stimulation der Translationsinitiation durch die verschiedenen 3´-Enden durch zumindest teilweise unterschiedliche Mechanismen bewirkt wird.
Kurzfassung auf Englisch: In this study the influence of the hepatitis C virus 3´-untranslated region (HCV 3´-UTR) and the 3´-poly(A)-tail on IRES-dependent and cap-dependent translation was investigated in vivo and in vitro.
The hepatitis C virus is a positive strand RNA virus which belongs to the family of Flaviviruses. The initiation of translation takes place cap-independently with the help of an internal ribosome entry site (IRES) in the 5´-untranslated region (5´-UTR) of the viral genome. An HCV-related IRES is the IRES of the porcine teschovirus (PTV) which is assigned to the Picornavirus family. The PTV IRES is very similar to the HCV IRES concerning its structure and function in initiating translation. In this study it could be shown that the translation on both IRES-elements could be stimulated considerably by the HCV 3´-UTR. This effect could also be shown for a non-HCV-related IRES-element. The stimulation of the activity of different IRES-elements by the HCV 3´-UTR was found to be independent of the investigated cell types. These data suggest that in the stimulation of translation by the HCV 3´-UTR ubiquitous factors rather than liver cell-specific factors are involved. The stimulation of translation by the HCV 3´-UTR seems to be not an important factor concerning the liver tropism of the hepatitis C virus.
Besides the effect of the HCV 3´-UTR on IRES-dependent translation also its influence on translation initiation at the 5´-cap-structure of an RNA was investigated in this study. As well as for the initiation of translation on viral IRES-elements, a positive stimulatory effect of the HCV 3´-UTR on translation at the cap-structure could be detected cell type-independently.
As already shown for the stimulation of cap-dependent translation initiation by the 3´-poly(A)-tail a cell type-independent translation stimulation of all investigated IRES-elements by a poly(A)-tail could be discovered in this study. Furthermore, it could be shown that the stimulation of HCV IRES-dependent as well as cap-dependent translation by the HCV 3´-UTR or the poly(A)-tail is independent of the cell cycle phase of the transfected cells.
A focus of this study was on the interrelation of the length of the 3´-poly(A)-tail and the quantitative stimulatory effect for cap-dependent as well as IRES-dependent translation. Here a direct correlation between the length of the poly(A)-tail and the translation stimulation was found in vivo for both types of translation initiation. This stimulation is enhanced until the poly(A)-tail reaches several hundred adenosines, finally reaching a plateau.
Taken together the results of this study indicate that the stimulation of translation initiation by different 3´-ends is caused at least partially by different mechanisms.
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