The species-specific role of caspase-8 as a regulator of necroptosis

Saggau, Carina

The molecular mechanisms of the necroptotic signaling pathway remain to a certain proportion unknown. Since necroptosis is associated to various diseases, a precise knowledge of the necroptotic signaling pathway is essential for the development of new therapeutic strategies. The aim of this dissertation was to therefore gain a deeper insight into molecular events of TNF-induced necroptosis. In the first part of the thesis, murine L929Ts cells deficient for caspase-8 as well as human HT-29 cells deficient for caspase-8 or caspase-10 were generated by employing the CRISPR/Cas9 technology. It was shown that genetic ablation of caspase-8 in murine L929Ts cells enhances necroptosis, whereas genetic ablation of caspase-8 in human HT-29 cells protects the cells from TNF-induced necroptosis. It is noteworthy that humans express caspase-8 and caspase-10, while caspase-10 was lost in mice over the course of evolution. In the presented dissertation, it was demonstrated that genetic ablation of caspase-10 in human cells exacerbates necroptosis, supporting the hypothesis that caspase-10 in humans can substitute the function that is held by caspase-8 in mice. Furthermore, experiments aimed at the identification of differences in the composition of necrosomes in wild type vs. caspase-8- or caspase-10-deficient HT-29 cells found that caspase-10 associates with caspase-8 during TNF-induced necroptosis. Genetic ablation of caspase-8 disrupts the assembly of the necrosome while genetic ablation of caspase-10 promotes at least the recruitment of RIPK1 and RIPK3. Additionally, data obtained in this thesis revealed that the enzymatic activity of human and mouse caspase-8, as well as the enzymatic activity of caspase-10, are required for their function within the necroptotic signaling pathway. In summary, it can be stated that all data obtained in this thesis consistently point to a differential proteolytic regulation of necroptosis by caspase-8 in mice and in humans.

Da Nekroptose mit vielen verschiedenen Krankheiten in Verbindung steht, ist es essentiell, genaue Erkenntnis über den Signalweg der Nekroptose zu erlangen, um neue therapeutische Strategien entwickeln zu können. Daher war das Ziel dieser Dissertation, einen tieferen Einblick in molekulare Prozesse der TNF-induzierten Nekroptose zu gewinnen. Im ersten Teil dieser Arbeit wurden sowohl Caspase-8-defiziente L929Ts Mauszellen als auch Caspase-8- oder Caspase-10-defiziente humane HT-29 Zellen mittels CRISPR/Cas9 Technologie generiert. Es wurde gezeigt, dass genetische Deletion von Caspase-8 in L929Ts Mauszellen Nekroptose verstärkt, wohingegen genetische Deletion von Caspase-8 in humanen HT-29 Zellen die Zellen vor TNF-induzierter Nekroptose schützt. Nennenswert an dieser Stelle ist, dass der Mensch Caspase-8 und Caspase-10 exprimiert, während Caspase-10 in Mäusen im Verlauf der Evolution verloren gegangen ist. In der vorliegenden Dissertation wurde gezeigt, dass genetische Deletion von Caspase-10 in humanen Zellen Nekroptose begünstigt, was die Hypothese unterstützt, dass Caspase-10 im Menschen die Funktion, welche der Caspase-8 in Mäusen zugeschrieben ist, übernimmt. Des Weiteren haben Experimente mit dem Ziel zur Identifikation von Unterschieden in der Komposition des „Nekrosoms“ von Wildtyp vs. Caspase-8-defizienten HT-29 Zellen ergeben, dass Caspase-10 und Caspase-8 während TNF-induzierter Nekroptose assoziieren und dass die genetische Deletion von Caspase-8 die Rekrutierung von Caspase-10 verhindert. Die genetische Deletion von Caspase-8 stört die Bildung des „Nekrosoms“, während die genetische Deletion von Caspase-10 zumindest die Rekrutierung von RIPK1 und RIPK3 begünstigt. Zusammenfassend kann gesagt werden, dass alle Daten, welche innerhalb der vorliegenden Arbeit generiert wurden, übereinstimmend auf einen Unterschied in der proteolytischen Regulation der Nekroptose durch Caspase-8 in der Maus und im Menschen hindeuten.

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Saggau, Carina: The species-specific role of caspase-8 as a regulator of necroptosis.

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