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datestamp: 2025-10-01 13:07:48
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status_changed: 2025-10-01 13:07:48
type: doctoralThesis
metadata_visibility: show
creators_name: Griesche, Valerie
title: The Impact of Adenosine mRNA Modifications on Macrophage Function
title_de: Der Einfluss von Adenosin-mRNA-Modifikationen auf die Funktion von Makrophagen
subjects: ddc-500
subjects: ddc-570
divisions: i-140001
adv_faculty: af-14
keywords: RNS Modifizierung
cterms_swd: Makrophage
cterms_swd: Messenger-RNS
abstract: Macrophages are innate immune cells characterized by a high level of plasticity, which enables their quick adaptation to a changing environment required for initiating, promoting, and resolving inflammatory processes to protect from external threats and maintain tissue homeostasis. Such reprogramming cannot be achieved via transcriptional changes alone, and therefore RNA modifications on macrophages’ transcripts play a crucial role in allowing such versatility needed for a fast and adaptive response. Utilizing the mouse macrophage cell line RAW 264.7 (RAW) as a model system, I investigated the impact of METTL3-mediated m6A and ADAR1-mediated adenosine-to-inosine (A-to-I) editing on macrophage pro- inflammatory activation and immune function. Mapping A-to-I editing sites using short-read Illumina sequencing and m6A using single molecule Nanopore sequencing in RAW macrophages with wild-type genotype or genetic defects in Adar1 or Mettl3, I identified RNA modification sites on more than half of the genes that are involved in macrophages’ immunological functions. Gene expression analysis revealed that loss of m6A induced innate immune sensing, whereas loss of A-to-I editing dampened innate immune activation in macrophages. Additionally, transcriptomic analysis identified ADAR1’s and METTL3’s crucial role in macrophage activation in response to pro-inflammatory stimuli. Using functional assays, I confirmed METTL3’s and ADAR1’s impact on macrophage activation such as the upregulation and presentation of immunostimulatory cell surface markers and phagocytosis activity. While m6A levels remained mostly stable upon ADAR1 depletion, loss of METTL3 globally decreased A-to-I editing levels after pro-inflammatory stimulation. Besides the regulatory effect of some m6A sites on the Adar1 transcript that impact Adar1’s splicing and translation into protein, I found a positive association between A-to-I and m6A sites in transcripts where the modifications were placed at a distance above 139 nucleotides, suggesting a role of m6A in supporting ADAR1-mediated editing. Using a reporter assay for targeted ADAR1 editing, I observed increased ADAR1 recruitment and editing when ADAR1- engaging guide RNAs contained m6A modifications as compared to unmodified guide RNAs. Collectively, the demonstrated interdependency between m6A and A-to-I RNA modifications holds potential to advance therapeutic RNA editing strategies in the future.
abstract_translated_text: Makrophagen sind Zellen des angeborenen Immunsystems, die sich durch ihr hohes Maß an Plastizität auszeichnen. Diese ermöglicht ihre schnelle Anpassung an eine sich verändernde Umgebung, was erforderlich ist, um Entzündungsprozesse zu initiieren, voranzutreiben und zu beheben - zum Schutz vor äußeren Bedrohungen und zur Aufrechterhaltung der Gewebehomöostase. Diese Umprogrammierung von Makrophagen kann nicht allein durch transkriptionelle Veränderungen hervorgerufen werden. Daher spielen RNA- Modifikationen in den Transkripten von Makrophagen eine entscheidende Rolle, um die nötige Vielseitigkeit für eine schnelle und anpassungsfähige Reaktion zu ermöglichen. Unter Verwendung der murinen Makrophagen-Zelllinie RAW 264.7 (RAW) als Modellsystem untersuchte ich die Auswirkungen der METTL3-vermittelten m6A Modifizierung und der ADAR1-vermittelten Adenosin-zu-Inosin (A-zu-I)-Editierung auf die proinflammatorische Aktivierung und die Immunfunktion von Makrophagen. Durch die Katalogisierung von A-zu- I-Editierungspositionen mittels Kurzlese-Illumina-Sequenzierung und m6A Positionen mittels Einzelmolekül-Nanopore-Sequenzierung in RAW-Makrophagen mit Wildtyp- Genotyp oder Gendefekten in Adar1 oder Mettl3 identifizierte ich RNA- Modifikationspositionen in mehr als der Hälfte der Gene, die an der immunologischen Funktion von Makrophagen beteiligt sind. Eine Genexpressionsanalyse in Makrophagen ergab, dass der Verlust von m6A die angeborene Immunerkennung aktiviert, während der Verlust der A-zu-I-Editierung die angeborene Immunaktivierung abschwächt. Darüber hinaus identifizierte die Transkriptomanalyse die entscheidende Rolle von ADAR1 und METTL3 bei der Makrophagenaktivierung als Reaktion auf proinflammatorische Stimuli. In funktionellen Untersuchungen bestätigte ich den Einfluss von METTL3 und ADAR1 auf die Makrophagenaktivierung, insbesondere auf die Hochregulierung und Präsentation von immunstimulierenden Zelloberflächenmarkern und die Phagozytoseaktivität. Während die m6A-Konzentrationen nach Verlust von ADAR1 weitgehend konstant blieben, führte der Verlust von METTL3 zu einem globalen Rückgang der A-zu-I-Editierung. Ich identifizierte eine regulierende Wirkung einiger m6A-Modifikationen auf dem Adar1-Transkript, die sich auf das Spleißen und die Proteintranslation von Adar1 auswirken. Außerdem stellte ich eine positive Assoziation zwischen A-zu-I- und m6A-Positionen fest, wenn sich diese in einem Abstand von mehr als 139 Nukleotiden befanden. Dies weist auf eine förderende Rolle von m6A bei der ADAR1-vermittelten RNA-Editierung hin. Mit einem Reporterassay zur gezielten ADAR1-Editierung konnte ich eine verstärkte ADAR1-Rekrutierung und -Editierung beobachten, wenn ADAR1-aktivierende Leit-RNAs m6A-Modifikationen anstelle von unmodifizierten Adenosinen beinhalteten. Zusammenfassend besitzt diese herausgestellte Wechselwirkung zwischen m6A- und A-zu-I-RNA-Modifikationen das Potenzial zukünfitge therapeutische RNA-Editierungsstrategien voranzutreiben.
abstract_translated_lang: ger
date: 2025
id_scheme: DOI
id_number: 10.11588/heidok.00037323
ppn_swb: 1937771822
own_urn: urn:nbn:de:bsz:16-heidok-373236
date_accepted: 2025-09-15
advisor: HASH(0x55c75306fca0)
language: eng
bibsort: GRIESCHEVATHEIMPACTO2025
full_text_status: public
place_of_pub: Heidelberg
citation:   Griesche, Valerie  (2025) The Impact of Adenosine mRNA Modifications on Macrophage Function.  [Dissertation]     
document_url: https://archiv.ub.uni-heidelberg.de/volltextserver/37323/1/Valerie_Griesche_PhD_thesis.pdf