Aus der Abt. f. Experimentelle Chirurgie/Molekularbiologie
Leiter: Prof. Dr. W. Dubiel
Klinik f. Allgemein-, Visceral-, Gefäß- und Thoraxchirurgie
Direktor: Prof. Dr. med. J. M. Müller
der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

Dissertation

Der Einfluss des HIV-1 Tat-Proteins auf das Proteasom-System und die Folgen für die zelluläre Immunabwehr

Zur Erlangung des akademischen Grades
Doctor medicinae (Dr. med.)

vorgelegt der Medizinischen Fakultät Charité
der Humboldt-Universität zu Berlin

von
Xiaohua Huang

aus Hubei, Volksrepublik China

Dekan: Prof. Dr. med. J.W. Dudenhausen

Gutachter:
1. Prof. Dr. W. Dubiel
2. PD Dr. R. Stohwasser
3. PD Dr. M. Ziegler

Datum der Promotion:13.05.2002

Zusammenfassung

Das HIV-1 Tat-Protein hemmt die Peptidase-Aktivität des 20S Proteasoms durch Konkurrenz mit dem 11S Regulator/PA28 um die Bindungsstelle am Proteasom. Aus den kinetischen Daten und durch Strukturvergleiche geht hervor, dass die Aminosäuren Lys51, Arg52 und Asp67 des Tat-Proteins für den Effekt auf das 20S Proteasom verantwortlich sind und die REG/Tat-Proteasom-Bindungsstelle bilden. Eine in der 11S Regulator alpha-Untereinheit (REG alpha) identifizierte vergleichbare Struktur wird von den Aminosäuren Glu235, Lys236 und Lys239 gebildet. Durch eine Mutation der REG alpha Aminosäuren Glu235 und Lys236 zu Ala geht die Fähigkeit des REG alpha die Peptidase-Aktivität des 20S Proteasoms zu stimulieren verloren, während die Bindungsfähigkeit an den 20S Komplex erhalten bleibt. Die Bindungsstelle in REG alpha ist für die verstärkte Präsentation eines Epitops des Cytomegalovirus pp89 durch MHC Klasse I essentiell. Das Tat-Protein und das Tat-Peptid 37-72 unterdrücken die 11S-Regulator vermittelte Antigenpräsentation des pp89 Epitops. Im Gegensatz dazu weist das Tat-Peptid mit Mutation der Aminosäuren Lys51, Arg52 und Asp67 zu Ala keine Reduktion der Antigenpräsentation auf.

Abstract

The HIV-1 Tat protein inhibits the peptidase activity of the 20S proteasome and competes with the 11S regulator/PA28. Kinetic assays and structural comparison found amino acids Lys51, Arg52 and Asp67 of Tat to be responsible for the effects on proteasomes, forming the REG/Tat-proteasome-binding site. A similar site identified in the 11S regulator alpha subunit (REG alpha) consists of the residues Glu235, Lys236 and Lys239. Mutation of the REG alpha amino acids Glu235 and Lys236 to Ala resulted in a REG alpha mutant that lost the ability to activate the 20S proteasome even though it still binds to the 20S complex. The site in REG alpha is needed to enhance the presentation of a cytomegalovirus pp89 protein-derived epitope by MHC class I molecules. Full-length Tat and the Tat peptide 37-72 suppressed 11S regulator-mediated presentation of the pp89 epitope. In contrast, a Tat peptide with mutation of amino acids Lys51, Arg52 and Asp67 to Ala was not able to reduce antigen presentation.

Eigene Schlagworte: Humanes Immundefizienzvirus-1, Tat, 20S Proteasom, 11S Regulator/PA28, Antigenpräsentation

Keywords: human immunodeficiency virus-1, tat, 20S proteasome, 11S regulator/PA28, antigen presentation

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26.05.2005