Pneumologie 2011; 65 - A53
DOI: 10.1055/s-0031-1296144

Analyse von microRNA-Regelkreisen in der Legionella pneumophila-Infektion

C Schulz 1, 2, A Sittka 1, 2, I Pollok 1, 2, B Dolniak 1, 2, W Bertrams 1, 2, A Flieger 3, X Lai 4, J Vera 4, A Marsico 5, M Vingron 5, N Suttorp 2, S Hippenstiel 2, B Schmeck 1, 2
  • 1Molekulare Pneumologie, Deutsches Zentrum für Lungenforschung, Philipps-Universität Marburg
  • 2Medizinische Klinik m.S. Infektiologie und Pneumologie, Charité – Universitätsmedizin Berlin
  • 3Robert Koch Institut, Wernigerode
  • 4Institut für Systembiologie, Universität Rostock
  • 5Max Planck-Institut für Molekulare Genetik, Berlin

Einleitung: Legionella pneumophila kann schwere Pneumonien verursachen. Kleine nicht-proteinkodierende RNA-Moleküle (z.B. miRNA) scheinen wichtige Regulatoren der Genexpression zu sein. Ihre Bedeutung für die Legionellen-Infektion ist jedoch noch unklar.

Methoden: Chromatin-Immunpräzipitation, ChIP-Sequencing, qPCR-Arrays, Transfektion von miR-Mimetika und -Agonisten, ELISA, Western blot, Zell- und Bakterienkultur

Ergebnisse: Die Infektion mit dem L. pneumophila Stamm Corby veränderte die Expression von 76 miRNA (aus insgesamt 600 untersuchten miRNA) in humanen Lungenepithelzellen. Es wurde eine bioinformatische Analyse und Reihung der veränderten miRNA und ihrer putativen Zielmoleküle durchgeführt. Expemplarisch wurde die am stärksten regulierte hsa-miR-146a weiter untersucht. Ihre Expression war abhängig von bakteriellem Flagellin, dem TLR5, der Kinase TAK1 und dem Transkriptionsfaktor NF-κB, und nur in geringerem Masse von der Aktivierung der p38- und p42/44-MAP-Kinasen. Der Promotor der miR-146a wurde in infizierten Zellen an Histon H4 azetyliert und an H3 phosphoriliert und azetyliert. Dem folgte die Rekrutierung der RNA Polymerase II. Die Legionellen-induzierte miR-146a-Expression wurde durch den Histon-Acetyltransferase (HAT)-Inhibitor Anacardic Acid reduziert und durch den Histon-Deacetylase (HDAC)-Inhibitor Trichostatin A gesteigert. Eine artifizielle Überexpression der miR146a reduzierte die Expression des TLR5-assoziierten IRAK1 und der L. pneumophila-induzierten IL-8 Expression. Aus diesen quantitativen und kinetischen Daten wird ein mathematisches Modell der zugrundeliegenden miRNA Regelkreise in der in Legionelleninfektion basierend auf gewöhnlichen Differenzialgleichungen erstellt.

Diskussion: In Legionellen-infizierten Lungenepithelzellen ist die miR-146a stark hochreguliert. Es erfordet die Aktivierung von TLR-5, TAK1, NF-κB und Histon-Acetyltransferasen und konstituiert einen negativen Rückkopplung auf die TLR5-Signaltransduktion.

Finanzielle Unterstützung: DFG (SFB/TR-84, TP C1), BMBF (Forsys Partner)