Untersuchung des Einflusses des Kaposi Sarkom-assoziierten Herpesvirus auf Histonmodifikationsmuster der Wirtszelle

Abstract

Das Kaposi-Sarkom-Herpesvirus ist das ätiologische Agens diverser humaner Tumorerkrankungen. Es besitzt einen biphasischen Lebenszyklus. Während der lytischen Phase wird das virale Genom vollständig exprimiert und neue Viruspartikel gebildet. In der latenten Phase hingegen wird nur eine kleine Teilmenge viraler Gene exprimiert, sodass das Virus unerkannt von der Immunantwort des Wirts persistieren kann. Epigenetische Mechanismen, insbesondere Histonmodifikationen, scheinen eine wesentliche Rolle bei der Regulation der Transkription während der Latenz zu spielen. Mangels eigener Proteine zur Etablierung von Histonmodifikationen muss das Virus auf zelluläre Proteine zurückgreifen. Dies führt zu der Hypothese, dass diese Interaktionen die zellulären Histonmodifikationen und damit potentiell die Transkription beeinflussen können. Die Untersuchung der Änderungen von Transkription und Histonmodifikationen in Folge einer de novo KSHV-Infektion wurde in HDF- sowie in MC116-Zellen durchgeführt. In HDFs zeigte sich, dass Differenzen in der Transkription im Wesentlichen auf zelluläre Reaktionen auf die Infektion zurückgehen und über die Zeit abnehmen. Auch für die Histonmodifikationen ließen sich nur wenige Änderungen feststellen. Interessantester Ansatzpunkt war die Anreicherung der H3K27me3 am TSHZ2-Gen, einem potentiellen Tumorsuppressor. Des Weiteren ließ sich trotz der Korrelation von Histonmodifikationen und Transkription keine Schnittmenge bei den jeweils detektierten Änderungen feststellen. Wie in den HDF-Zellen zeigten sich auch für die MC116 nur wenige Änderungen in Transkription und Histonmodifikationen. Jedoch konnte hier für zwei Gene sowohl für die Transkription als auch die Histonmodifikationen signifikante Änderungen festgestellt werden. Die genauere Untersuchung eines dieser Gene (TNFRSF1b) ergab jedoch, dass daraus keine funktionalen Konsequenzen resultierten. Wie sich zeigte hatten die Veränderungen keinen Einfluss auf den Protein-Level. Dies legt den Schluss nahe, dass die Zelle die Änderungen der Transkription über regulatorische Mechanismen kompensiert. Weitere interessante Differenzen der Histonmodifikationen, jedoch ohne Änderung der Transkription, zeigten die Gene EGFR, FGF12 und IGF1R. Die Änderungen könnten Prädispositionen für spätere Expressionsänderungen darstellen und stellen somit interessante Ansatzpunkte für weitere Untersuchungen dar.

Kaposi’s sarcoma-associated herpesvirus is the etiologic agent of several human tumors. It has a biphasic lifecycle, which is divided in the latent- and the lytic phase. During the latter the entire viral genome is expressed and new viral particles are produced. In contrast, during latency only a small subset of viral genes is expressed, such that the virus can persist without inducing the host’s immune response. Epigenetic Modifications, especially histone-modifications, play an important role in the regulation of latent gene expression. Since the viral genome does not code for proteins which directly establish or erase these modifications, the virus must interact with cellular proteins to induce chromatin changes. These interactions could lead to changes in cellular histone-modification levels and potentially to changes in gene transcription. For the investigation of the impact of de novo KSHV infection on transcription and histone-modifications, human dermal fibroblasts (HDF) and MC116 (B-cell- lymphoma) were used. In HDF-cells, changes in transcription seem to be primarily caused by the cellular reaction to the infection and diminish over time. Also, there were only few changes in the levels of histone-modifications. The most interesting of these differential genes is TSHZ2, which is a possible tumor-suppressor and showed enriched levels of H3K27me3. Furthermore, no correlation between changes in transcription and changes in histone-modifications could be detected, although in general transcription and histone modifications showed the expected correlation. Like in HDF-cells, only few changes in transcription and histone modifications could be detected for the MC116-cells. However, significant changes of both transcription and histone-modifications could be detected for two genes. Investigation of one of these genes (TNFRSF1b) showed no functional consequences of the detected changes. Analysis of the protein levels showed no changes in TNFRSF1b-levels. Therefore the cells somehow seem to compensate the changes in transcription via other regulatory mechanisms. Further interesting genes which showed differential histone-modification-levels were EGFR, FGF12 and IGF1R. Although these did not show any changes in transcription, the changes in histone-modification-levels could act as a predisposition for later changes in transcription. Therefore these genes are of high interest for future investigations.