Influence of caspase-binding ability of the X-linked Inhibitor of Apoptosis Protein (XIAP) on serine protease inhibitor-sensitive apoptosis

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Datum
2005
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Walliser, Michael
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Einfluss der Caspasebindefähigkeit von XIAP auf eine Serinproteaseinhibitor-empfindliche Apoptose
Forschungsvorhaben
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Zeitschriftenheft
Publikationstyp
Dissertation
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Zusammenfassung

Cell death independent of caspase activity and sensitive to serine protease inhibitors has been described for many different cellular systems. However, this type of cell death has not been demonstrated for the cervix carcinoma derived HeLa cell line so far.
In the presented study, the ability of HeLa cells to undergo cell death after caspase arrest was investigated. For this purpose, concentration-dependent caspase inhibitor studies were performed together with analyses of serine protease inhibitors in cell death lacking caspase activity. As a result, induction of apoptosis with TNFα revealed a serine protease inhibitor-sensitive cell death after caspase arrest. Since over-expression of XIAP protects HeLa cells, different XIAP mutants were employed to investigate this serine protease inhibitor-sensitive cell death. Expression of a mutant abolished to bind and inhibit caspases completely failed to protect HeLa cells from TNFα induced apoptosis. This result demonstrates that the caspase binding sites of XIAP are decisive for the inhibitory abilities. To distinguish between caspase-dependent and other functions of XIAP, a mutant lacking the C-terminal RING domain was assayed. This mutant significantly protected cells but protection was accompanied by a dramatic decrease in potency. Since the E3 ubiquitin protein ligase is localized within the RING domain, a XIAP with abolished ligase activity was assayed to characterize this ineffectiveness. This defect caused an ineffectiveness of protection comparable to the complete removal of the RING domain. Finally, experiments combining the caspase inhibitor experiments with the expression of XIAP mutants did not revealed any caspase-independent effects of the protection by XIAP. These results show that the caspase-binding abilities of XIAP are essential for protection of HeLa cells from caspase independent and dependent cell death.
To investigate whether caspase-8 was able to induce this serine protease inhibitor-sensitive cell death after caspase arrest, experiments were performed, which short-circuited the receptor pathway with an active caspase-8. Over-expression of caspase-8 caused a cell death that was independent of caspase-3-like activity and hardly preventable by XIAP. However, it was sensitive towards serine protease inhibitors after caspase arrest indicating that caspase-8 is able to induce this described cell death in HeLa cells.

Zusammenfassung in einer weiteren Sprache

Apoptose, unabhängig von Caspaseaktivität, wurde für verschiedene Zelltypen bereits gezeigt nicht aber für die von einem Cervixcarcinom stammende HeLa Zelllinie.
Deshalb wurde in der vorliegenden Arbeit untersucht, ob HeLa Zellen, nachdem Caspasen inhibiert wurden, immer noch zu einem apoptotischen Zelltod fähig sind. Aus diesem Grund wurden vergleichende Studien zur Caspaseaktivität und der entsprechenden Apoptoserate durchgeführt. Diese Studien zeigten, dass HeLa Zellen auch nach einer Inhibition der Caspasen weiterhin in der Lage sind apoptotisch zu sterben. Diese Art des Zelltodes wurde weiter untersucht und dabei konnte gezeigt werden, dass unspezifische Serinproteaseinhibitoren in der Lage sind, nach Inhibition der Caspasen diesen durch TNFα ausgelösten Zelltod zu hemmen.
HeLa Zellen können durch Überexpression von XIAP geschützt werden. Deshalb boten sich verschiedene XIAP Mutanten zur genaueren Untersuchung dieses Zelltodes an. XIAP, das nicht mehr in der Lage war Caspasen zu binden, war auch nicht mehr in der Lage, Zellen zu schützen. Dieses Ergebnis streicht die essentielle Bedeutung der Caspasebindungstellen von XIAP für die protektive Wirkung heraus. Um Caspase unabhängige XIAP Funktionen von abhängigen zu unterscheiden, wurde ein XIAP ohne RING-Domäne verwendet. Diese Mutante konnte zwar noch HeLa Zellen vor TNFα induziertem Zelltod schützen aber nur mit deutlich geringerer Wirksamkeit. Die Ergebnisse eines XIAPs mit unterbundener Ubiquitinligaseaktivität waren vergleichbar zu denen des XIAPs ohne RING-Domäne. Diese Untersuchungen zusammen mit Untersuchungen, die die XIAP Mutanten mit der Inhibition von Caspasen durch synthetische Caspaseinhibitoren verbanden, zeigt, dass XIAP seine Caspasebindestellen für den Schutz von Zellen benötigt, sogar für den Zelltod ohne Caspaseaktivität.
Um zu untersuchen, ob Caspase-8 in der Lage war, diesen Zelltod zu induzieren, wurde mittels aktiver Caspase-8 der rezeptorvermittelte Apoptoseinduktionsweg kurzgeschlossen. Die Überexpression von Caspase-8 führte zu apoptotischem Zelltod, der unabhängig von Caspase-3-Aktivität war und außerdem nur bedingt von XIAP gehemmt werden konnte. Da dieser Zelltod unter Bedingungen der Caspasehemmung von Serineproteaseinhibitoren gehemmt werden konnte, wird klar, dass Caspase-8 in der Lage ist, in HeLa Zellen diese Art des serinproteaseabhängigen Zelltodes zu induzieren.

Fachgebiet (DDC)
570 Biowissenschaften, Biologie
Schlagwörter
Caspasen, TLCK, TPCK, XIAP, Caspaeis, TLCK, TPCK, XIAP, inhibitor of apoptosis
Konferenz
Rezension
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Zitieren
ISO 690WALLISER, Michael, 2005. Influence of caspase-binding ability of the X-linked Inhibitor of Apoptosis Protein (XIAP) on serine protease inhibitor-sensitive apoptosis [Dissertation]. Konstanz: University of Konstanz
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July 20, 2005
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