ISGilarea proteinelor modulează calea de semnalizare JAK-STAT
Oxana A. Malakhova
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Ming Yan
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Michael P. Malakhov
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Youzhong Yuan
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Kenneth J. Ritchie
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Keun Il Kim
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Luke F. Peterson
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Ke Shuai
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Dong-Er Zhang
1 Departamentul de Medicină Moleculară și Experimentală, Institutul de Cercetare Scripps, La Jolla, California 92037, SUA; 2 Divizia de Hematologie/Oncologie, Universitatea California din Los Angeles, Facultatea de Medicină, Los Angeles, California 90095, SUA
Abstract
ISG15 este una dintre cele mai puternic induse gene la infecția virală, stimularea interferonului de tip I (IFN) și stimularea lipopolizaharidei (LPS). Aici raportăm că șoarecii lipsiți de UBP43, o protează care elimină ISG15 din proteinele ISGilate, sunt hipersensibili la IFN de tip I. Cel mai important, în celulele cu deficit de UBP43, IFN-β induce o fosforilare prelungită a tirozinei Stat1, legarea ADN și activarea genei mediată de IFN. Mai mult, restaurarea conjugării ISG15 în celulele K562 cu proteine ISGylation-defecte crește activitatea promotorului stimulat de IFN. Aceste descoperiri identifică UBP43 ca un nou regulator negativ al semnalizării IFN și sugerează implicarea ISGilării proteinelor în reglarea căii JAK-STAT.
Interferonii (IFN) sunt modulatori importanți ai funcțiilor imune, inflamatorii și antivirale, precum și supraviețuirea și proliferarea celulelor (Stark și colab. 1998). Ei exercită semnale prin activarea căii JAK-STAT care mediază inducerea rapidă a genelor stimulate de IFN (ISG; Darnell și colab. 1994; O'Shea și colab. 2002). ISG15 (sau UCRP) codifică o proteină de 15 kD care este puternic indusă după tratamentul cu IFN și are o omologie semnificativă a secvenței cu ubiquitina (Blomstrom și colab. 1986; Haas și colab. 1987). ISG15 poate fi, de asemenea, conjugat cu proteine intracelulare printr-o legătură izopeptidază într-un mod similar cu ubiquitina și alți modificatori asemănători cu ubiquitina (ubls), SUMO și Nedd8. Spre deosebire de alte ubluri, ISG15 nu a fost găsit în organismele inferioare, cum ar fi drojdia, nematodele, insectele și plantele, ceea ce indică faptul că poate fi asociat cu funcții specializate la vertebrate. S-a demonstrat că modificarea proteinelor prin ubiquitină, SUMO și Nedd8 joacă roluri importante în diferite funcții celulare, inclusiv reglarea ciclului celular, transducția semnalului, transcrierea și prezentarea antigenului (Hochstrasser 2000; Jentsch și Pyrowolakis 2000; Hicke 2001; Pickart 2001). Cu toate acestea, se știe puțin despre funcția modificării proteinelor prin ISG15 (ISGilare). Mai mult, în ciuda relevanței evidente a rolului său în semnalizarea IFN, această funcție nu a fost explorată.
Rezultate si discutii
Șoarecii UBP43-nuli sunt hipersensibili la puternicul inductor IFN-poli I-C
Injecția cu ARN sintetic dublu catenar, acid poliozininic - acid policitidilic (poliI-C), a fost utilizată în mod obișnuit pentru a induce producția endogenă de IFN la șoareci (Kuhn și colab. 1995). Prin urmare, am folosit poliI-C pentru a evalua diferențele de răspuns ale șoarecilor UBP43 -/- și UBP43 +/+. După injecții zilnice de poliI-C, șoarecii UBP43 +/+ (n = 7) au supraviețuit cursului tratamentului. În schimb, toți șoarecii UBP43 -/- (n = 7) au murit în 72 de ore după tratament (Fig. (Fig. 1A). 1 A). De asemenea, am analizat efectul tratamentului poliI-C asupra celulelor hematopoietice. Așa cum se arată în Figura 1B 1 B și C, șoarecii UBP43 +/+ au răspuns la poliI-C prezentând o scădere cu 20% a numărului de globule albe periferice totale și o scădere cu 30% a celulelor nucleate ale măduvei osoase. Un răspuns mult mai puternic a fost observat la șoareci UBP43 -/-. Au existat scăderi dramatice (> 90%) în numărul total de celule albe din sânge periferic și celule nucleate din măduva osoasă a șoarecilor UBP43 -/-. Aceste rezultate indică faptul că șoarecii cu deficit de UBP43 sunt hipersensibili la poliI-C.
Șoarecii UBP43 -/- sunt hipersensibili la injecția unui puternic inductor IFN, poliI-C. (A) Șapte șoareci din fiecare grup (UBP43 +/+ și UBP43 -/-) au fost injectați intraperitoneal (ip) zilnic cu poliI-C. Viabilitatea a fost monitorizată zilnic. (B) Șoarecii UBP43 +/+ și UBP43 -/- (n = 4 pentru fiecare grup) au fost injectați zilnic ip cu poliI-C. Numărul total de celule albe din sânge (globule albe) din sângele periferic a fost numărat zilnic după fiecare injecție poliI-C. (C) Șoarecii UBP43 +/+ și UBP43 -/- (n = 5 pentru fiecare grup) au fost lăsați netratați sau injectați ip cu poliI-C 24 de ore înainte de extracția măduvei osoase. Celulele măduvei osoase au fost numărate în grupurile martor și injectate poliI-C de șoareci (două femuri de la fiecare șoarece).