Funktionsanalyse der RNase H2 anhand muriner, konditionaler Knock-out Modelle

Bartsch, Kareen

Der Nukleinsäurestoffwechsel ist ein streng reguliertes Netzwerk, dessen Integrität durch eine Vielzahl an Proteinen geschützt wird, die verschiedene Aufgaben in der Synthese, Modifizierung, Degradation und Detektion der unterschiedlichen Nukleinsäurespezies einnehmen. Daher führen Mutationen in diesen Regulatoren zu Erkrankungen wie dem Aicardi-Goutières-Syndrom (AGS), einer entzündlichen Autoimmunerkrankung. Nahezu die Hälfte aller betroffenen Patienten trägt dabei hypomorphe Mutationen in den drei Untereinheiten der RNase H2, einem Enzym, das sowohl den RNA-Anteil von RNA:DNA-Hybriden abbauen als auch einzelne Ribonukleotide aus DNA-Duplexen entfernen kann. Als Ursache des aktivierten Immunsystems bei AGS wird die Akkumulation von unprozessierten Nukleinsäuren aufgrund der enzymalen Dysfunktion postuliert. Dennoch konnte dieses immunstimulierende Substrat bisher nicht identifiziert werden.Unter Nutzung eines induzierbaren, murinen RNase H2-Knock-out-Systems wurde nun in der vorliegenden Arbeit auf in-vitro-Ebene das Auftreten von einzel (ss)- und doppelsträngiger (ds) DNA im Zytoplasma aufgezeigt. Es handelte sich dabei um geschädigte und neu-synthetisierte dsDNA, die sich durch einen nukleären Exportprozess im extranukleären Kompartiment als perinukleäre Körperchen anreicherten und hier vom Sensor cGAS erkannt wurden. Die direkte Kolokalisation dieser Nukleinsäurespezies mit dem detektierenden Protein erklärte zudem mechanistisch die erhöhte Expression der ISGs, einem Hauptmerkmal des Aicardi-Goutières-Syndroms. Neben der Aktivierung des cGAS-STING-Signalweges wurde des Weiteren experimentell aufgezeigt, dass gleichzeitig der Abbau der ektopischen DNA über Autophagie erfolgte und unter Nutzung pharmakologischer mTOR-Inhibitoren zusätzlich verstärkt werden konnte und damit therapeutische Optionen eröffnete. Zuletzt wurde der Zellzustand der zellulären Seneszenz als Antwort auf die Schädigung des Genoms aufgezeigt und dessen Funktion zur Unterdrückung der Akkumulation zytoplasmatischer DNA postuliert.

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Bartsch, Kareen: Funktionsanalyse der RNase H2 anhand muriner, konditionaler Knock-out Modelle.

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