Білок ISGylation модулює сигнальний шлях JAK-STAT

Малахова Оксана Олександрівна

1 Департамент молекулярної та експериментальної медицини, Науково-дослідний інститут Скриппса, Ла-Холла, Каліфорнія 92037, США; 2 Відділ гематології/онкології, Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі, Медичний факультет, Лос-Анджелес, Каліфорнія 90095, США

Мін Янь

Михайло П. Малахов

Ючжун Юань

1 Відділ молекулярної та експериментальної медицини, Науково-дослідний інститут Скриппса, Ла-Холла, Каліфорнія 92037, США; 2 Відділ гематології/онкології, Каліфорнійський університет у Лос-Анджелесі, Медичний факультет, Лос-Анджелес, Каліфорнія 90095, США

Кеннет Дж. Річі

Кеун Ір Кім

Люк Ф. Петерсон

Ке Шуай

Донг-Ер Чжан

Анотація

ISG15 є одним з найбільш сильно індукованих генів при вірусної інфекції, стимуляції інтерферону I типу (IFN) та стимуляції ліпополісахаридів (LPS). Тут ми повідомляємо, що миші, у яких відсутня UBP43, протеаза, яка виводить ISG15 з ISGylated білків, є гіперчутливими до IFN типу I. Найголовніше, що в клітинах з дефіцитом UBP43 IFN-β індукує тривале фосфорилювання тирозину Stat1, зв’язування ДНК та активовану геном IFN-опосередковану. Крім того, відновлення кон'югації ISG15 у клітинах K562 з дефектом ISGylation білка збільшує активність IFN-стимульованого промотору. Ці висновки ідентифікують UBP43 як новий негативний регулятор передачі сигналів IFN і пропонують задіяти білок ISGylation у регуляції шляху JAK-STAT.

Інтерферони (ІФН) є важливими модуляторами імунної, запальної та противірусної функцій, а також виживання та проліферації клітин (Старк та ін., 1998). Вони подають сигнали через активацію шляху JAK-STAT, який опосередковує швидку індукцію IFN-стимульованих генів (ISG; Darnell et al. 1994; O'Shea et al. 2002). ISG15 (або UCRP) кодує білок 15 кД, який сильно індукується після обробки ІФН і має значну гомологію послідовності з убиквітином (Blomstrom et al. 1986; Haas et al. 1987). ISG15 також може бути кон'югований з внутрішньоклітинними білками через ізопептидазний зв'язок способом, подібним до убиквитину та інших убиквитиноподібних модифікаторів (ubls), SUMO та Nedd8. На відміну від інших ubls, ISG15 не був знайдений у нижчих організмах, таких як дріжджі, нематоди, комахи та рослини, що вказує на те, що він може бути пов'язаний зі спеціалізованими функціями у хребетних. Показано, що модифікація білка за допомогою убиквітину, SUMO та Nedd8 відіграє важливу роль у різних клітинних функціях, включаючи регуляцію клітинного циклу, передачу сигналу, транскрипцію та презентацію антигену (Hochstrasser 2000; Jentsch and Pyrowolakis 2000; Hicke 2001; Pickart 2001). Однак про функцію модифікації білка ISG15 (ISGylation) відомо мало. Крім того, незважаючи на очевидну актуальність його ролі в передачі сигналів IFN, ця функція не досліджувалась.

Результати і обговорення

Нульові миші UBP43 мають підвищену чутливість до потужного індуктора IFN-полі I-C

Ін'єкція синтетичної дволанцюжкової РНК, поліінозинової кислоти - поліцитидилової кислоти (polyI-C), зазвичай використовується для індукування ендогенної продукції IFN у мишей (Kuhn et al. 1995). Тому ми використовували polyI-C для оцінки відмінностей у відповіді мишей UBP43 -/- та UBP43 +/+. Після щоденних ін’єкцій поліІ-С миші UBP43 +/+ (n = 7) пережили курс лікування. На відміну від цього, всі миші UBP43 -/- (n = 7) загинули протягом 72 годин після обробки (рис. (Рис. 1А). 1 А). Ми також проаналізували вплив лікування поліІ-С на гемопоетичні клітини. Як показано на малюнку Рисунок 1B 1 B і C, миші UBP43 +/+ реагували на polyI-C, демонструючи 20% зменшення загальної кількості периферичних білих кров'яних клітин і 30% зменшення загальних ядерних клітин кісткового мозку. Набагато сильніша реакція спостерігалася у мишей UBP43 -/-. Було різке зниження (> 90%) загальної кількості лейкоцитів у периферичній крові та ядерних клітин у кістковому мозку мишей UBP43 -/-. Ці результати вказують на те, що миші з дефіцитом UBP43 мають підвищену чутливість до polyI-C.

UBP43 -/- миші мають підвищену чутливість до ін’єкції потужного індуктора ІФН, поліІ-С. (A) Сім мишам кожної групи (UBP43 +/+ та UBP43 -/-) вводили внутрішньочеревно (ip) щодня ін'єкцію polyI-C. Життєздатність контролювали щодня. (B) Мишам UBP43 +/+ та UBP43 -/- (n = 4 для кожної групи) вводили ip щодня поліI-C. Загальну кількість білих кров'яних клітин (лейкоцитів) у периферичній крові підраховували щодня після кожної ін'єкції поліІ-С. (C) Мишей UBP43 +/+ та UBP43 -/- (n = 5 для кожної групи) або не обробляли, або вводили внутрішньовенно внутрішньо поліI-C за 24 год до екстракції кісткового мозку. Клітини кісткового мозку підраховували в контрольній групі мишей, що вводили PolyI-C (по дві стегнові кістки від кожної миші).