Kolesteroli: Proteiinin geranylgeranylaation merkityksestä luonnollisessa immuniteetissä( Akula Murali 2018)

Eilisen väitöskirjan (Akula Murali) ruotsalainen yhteenveto löytyi väitöskirjan sivuilta ja teen siitä suomennosta: http://hdl.handle.net/2077/57427

”Geranylgeranylaasientsyymi (GGT-1) kytkee noin sataan solun sisällä olevaan proteiiniin isoprenoidin, rasvamolekyylin, joka täten prenyloi proteiinin.

Eräs prenyloituvien proteiinien luokka on RHO-proteiinit. RHO-proteiinit ovat infektioissa ja vaurioissa aktivoituvien tulehdussolujen funktiolle tärkeitä. On oltu kauan sitä mieltä, että RHO-proteiinit pystyvät kiinnittymään prenyloituina helpommin solukalvoon, jossa ne pääsevät kontaktiin RHO-proteiinien aktivaattoriproteiinien kanssa. Kun ensi kertaa alettiin tätä tutkia, havaittiin odotetusti hiiren makrofagien GGT-1 -poistogeenisyyden estävän RHO-proteiinien modifioitumisen , mutta odottamatonta löytöä oli, että inaktivoitumisen sijasta RHO-proteiinit koostuivat kokoon aktiivissa muodossaan ja makrofageista tuli hyperaktiivisia ja ne aiheuttivat tulehdusta ja nivelreumaa.

Tutkijoita kiinnosti myös, miten statiinit pystyvät aktivoimaan RHO-proteiineja ja stimuloimaan esiin tulehduksellisten ainesten tuotantoa. Kun statiinit estävät kolesterolin syntetisoitumista, estyy myös kyseessä olevien RHO-proteiinien prenylaatioon tarvittavien prenyloivien lipidimolekyylien (isoprenoidien) tuotanto. Tämä väitöstyö keskittyy tutkimaan näitä ongelmia.

Ensimmäisessä osatyössä tutkijaryhmä havaitsi, että GGT-1-puutteisissa makrofageissa aktivoitui pyriini-inflammasomi (MEFV) ja kaspaasi-1, mitkä johtivat inflammaatiota käynnistävien ainesten kuten IL-1b tuotantoon. Toisessa osatyössä tutkijat havaitsivat, että hiirillä RAC1 yksinään vastasi tulehduksen ja reumatismin kehkeytymisestä. Lisäksi tutkijat havaitsivat, että jos RAC1 jää prenyloitumatta, se muuttuu hyperaktiiviseksi, sillä se saa vahvasti lisääntyneen kyvyn sitoutua RAS-GTPaasia aktivoivan proteiinin(GAP) kaltaiseen proteiiniin 1 (IQGAP1) ja TIAM 1 (GEF).

TIAM1 ja IQGAP1- proteiinit antavat stimulaatiota NF-kB-proteiinille, inflammasomille ja kaspaasi-1:lle.

Osoitettaessa RAC1:n ja IQGAP1:n osallistumiset tehtiin ensin RAC1- poistogeenisyys ja havaittiin reumatismin käytännöllisesti katsoen kadonneen. Kun sitten tehtiin IQGAP1-poistogeenisyys, havaittiin RAC1-proteiinin ja muiden RHO-proteiinien saaneen takaisin normaaliaktiivisuutensa sekä tulehduksen ja reumatismin parantuneen.

Tutkijat huomasivat myös, että statiinit estävät RAC1-proteiinin prenyloitumista ja lisäävät IL-1b-tuotantoa ja tämä vaikutus riippuu IQGAP1:stä

Näistä tutkimuksista voidaan tehdä johtopäätös, että prenylaation estyttyä RAC1 sitoutuu IQGAP1- ja TIAM1- proteiineihin, muuttuu hyperaktiiviksi ja aiheuttaa massiivin tulehduksen. Tämä puolestaan merkitsee sitä, että prenyloituminen normaalisti toimiessaan jarruttaa immuunivastetta estämällä RAC1-proteiinin aktivoitumista.

Laajemmin asiaa katsoen nämä tulokset jo sinänsä johtavat prenylaation lisääntyneeseen ymmärtämiseen , mutta lisäksi tunnistettiin IQGAP1 ja jossain määrin myös RAC1 uusina mahdollisina lääkekohteina, joita voidaan käyttää epätavallisen ja vakavan autoinflammtorisen taudin, mevalonikinaasin puutteen, hoitoon.

Sitat" Sammanfattning

Enzymet geranylgeranyltransferase typ I (GGTase-1) kopplar på en fettmolekyl på ett 100-tal proteiner inne i celler i en process som kallas prenylering.
En klass proteiner som prenyleras heter RHO-proteiner. RHO-proteiner är viktiga för funktionen hos inflammatoriska celler som aktiveras vid infektioner och skador. Man har länge tänkt att prenyleringen gör att RHO-proteinerna lättare kan binda till membran i cellen där de kommer i kontakt med proteiner som aktiverar RHO-proteinerna. När vi först studerade detta fann vi att om man knockar ut genen som kodar för GGTase-1 i makrofager hos möss så hindras modifieringen av RHO-proteiner, som förväntat, men istället för att inaktiveras så ansamlade sig RHO-proteinerna i sin aktiva form, och makrofagerna blev hyperaktiva och orsakade inflammation och ledgångsreumatism.

Vi är också intresserade av hur de kolesterolsänkande statinerna kan aktivera RHO-proteiner och stimulera produktion av inflammatoriska substanser. När statinerna hämmar kolesterolsyntesen så hämmas också produktionen av den fettmolekyl (isoprenoid) som kopplas på RHO-proteinerna. I denna avhandling har jag försökt svara på dessa frågor.

I det första projektet, fann vi att i makrofager som saknar GGTase-1 aktiverar pyrin-inflammasomen och caspas-1 som leder till produktionen av en inflammationsdrivande susbtans som heter interleukin 1-beta (IL-1b).
I det andra projektet fann vi att RHO-proteinet RAC1 ensamt ansvarar för utvecklingen av inflammation och reumatism i mössen.
Vi fann vidare att när RAC1 inte prenyleras, så blir det hyperaktivt på grund av att det får en kraftigt ökad förmåga att binda till proteinerna TIAM1 och IQGAP1 vilka stimulerar signalering till proteinerna NF-KB och som tidigare, till inflammasomen och caspas-1.

För att bevisa inblandingen av RAC1 och IQGAP1 så knockade vi först ut genen för RAC1 och fann att inflammationen och reumatismen så gott som försvann, och när vi knockade ut genen för IQGAP1 fann vi att RAC1 (och övriga RHO-proteiner) återfick normalaktivitet och att inflammationen och reumatismen botades.
Vi fann också att att statiner hämmar prenylering av RAC1 och ökar produktionen av IL-1b och att denna effekt beror på IQGAP1.

Från dessa studier kan vi dra slutsatsen att när prenylering hämmas, så binder RAC1 till IQGAP1 och TIAM1, blir hyperaktivt och orsakar sen massiv inflammation.
Detta betyder i sin tur att prenylering normalt sett fungerar som en broms för immunförsvaret genom att hämma RAC1-aktivering.

I ett bredare perspektiv leder våra resultat till en ökad förståelse för prenylering i sig, men vi identifierar också IQGAP1, och till viss mån även RAC1, som nya potentiella måltavlor för läkemedel som kan användas för behandling av en ovanlig men allvarlig autoinflammatorisk sjukdom som heter Mevalone kinase deficiency (MKD) ."

GGTase-1, Geranylgeranyltransferase type 1

RAC1, Ras-related C3 botulinum toxin substrate 1

RHO, Ras homolog gene family

IQGAP1, Ras GTPase-activating-like protein IQGAP1 (GAP- lik)

TIAM1, T-cell lymphoma invasion and metastasis- inducing protein 1 ( GEF)

MKD, Mevalonate kinase deficiency

Muistiin 15.12. 2018

etsin näistä kahdesta geenistä lähdetietoa

IQGAP1 gene (15q26.1) encodes GAP like protein. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/8826

TIAM1 gene (21q22.11), encodes GEF , (Guanine nucleotide exchange factor)

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/7074

TIAM1 gene

https://www.ncbi.nlm.nih.gov/gene/7074
This gene encodes a RAC1-specific guanine nucleotide exchange factor (GEF). GEFs mediate the exchange of guanosine diphosphate (GDP) for guanosine triphosphate (GTP). The binding of GTP induces a conformational change in RAC1 that allows downstream effectors to bind and transduce a signal. This gene thus regulates RAC1 signaling pathways that affect cell shape, migration, adhesion, growth, survival, and polarity, as well as influencing actin cytoskeletal formation, endocytosis, and membrane trafficking. This gene thus plays an important role in cell invasion, metastasis, and carcinogenesis. In addition to RAC1, the encoded protein activates additional Rho-like GTPases such as CDC42, RAC2, RAC3 and RHOA. This gene encodes multiple protein isoforms that experience a diverse array of intramolecular, protein-protein, and phosphorylation interactions as well as phosphoinositide binding. Both the longer and shorter isoforms have C-terminal Dbl homology (DH) and pleckstrin homology (PH) domains while only the longer isoforms of this gene have the N-terminal myristoylation site and the downstream N-terminal PH domain, ras-binding domain (RBD), and PSD-95/DlgA/ZO-1 (PDZ) domain. [provided by RefSeq, Jul 2017]

summary
smart00325 Location:77 → 266: RhoGEF; (GEF) Guanine nucleotide exchange factor for Rho/Rac/Cdc42-like GTPases
cd01255 Location:268 → 439: PH2_Tiam1_2; T-lymphoma invasion and metastasis 1 and 2 Pleckstrin Homology (PH) domain, C-terminal domain

Kolesteroli

Etiketter

Sidor

Leta i den här bloggen

lördag 15 december 2018

Proteiinin geranylgeranylaation merkityksestä luonnollisessa immuniteetissä( Akula Murali 2018)

Related articles in PubMed

Inga kommentarer:

Om mig

Bloggarkiv