Molecular mechanisms of LPS-induced activation of human monocytes/macrophages: molecular biological studies on functions of mono-ADP-ribosyltransferases ART3 and ART4
Final Report Abstract
Ziel des Projektes war es, die Bedeutung der ADP-Ribosylierung für LPS-induzierte biologische Antworten in humanen Monozyten/Makrophagen zu untersuchen. Die ADP-Ribosylierung ist eine von Mono-ADP-Ribosyltransferasen (ARTs) oder Poly-ADPRibose- Polymerasen (PARPs) katalysierte posttranslationale Proteinmodifikation, bei der die ADP-Ribosegruppe von NAD auf ein Zielprotein übertragen und Nikotinamid freigesetzt wird. Die Stimulation der Zellen mit LPS führte zu einem Anstieg der ADP-Ribosyltransferaseaktivität sowie zur erhöhten Expression der ART3 und ART4 auf mRNA, aber nicht auf Proteinebene. Ebenso wurden zahlreiche Proteine ADPribosyliert, von denen eines als 14-3-3 Zeta identifiziert werden konnte. Gut nachweisbar war das ART4 Protein auf Erythrozyten und auf HEL-Zellen (Erythroleukämiezelllinie) und das ART3 Protein im Testis. Dort beschränkte sich die Expression auf ein Reifungsstadium der Spermien, was auf eine Funktion des Proteins während der Spermatogenese hindeutet. Weder die ART3 noch die ART4 waren enzymatisch aktiv. Im Gegensatz zu enzymatisch aktiven ARTs, die in ihrer katalytischen Domäne ein konserviertes R-S-E-X-E Motiv aufweisen, war in beiden Proteinen das Motiv mutiert. Die Wiederherstellung des intakten Motivs führte jedoch zu keiner messbaren Enzymaktivität. Im Huhn konnten wir eine enzymatisch aktive, das R-S-E-X-E Motiv enthaltende, ART4 als Ortholog der humanen ART4 identifizieren. LPS bewirkte nicht nur einen Anstieg der ADP-Ribosylierung, sondern auch der intrazellulären NAD-Konzentration. Sowohl die Hemmung der ADP-Ribosylierung als auch eine durch Blockade des NAD-Salvage-Pathways hervorgerufene Depletion des NAD-Spiegels hatten eine Abnahme der LPS-induzierten biologischen Antworten zur Folge. Da der Abfall des intrazellulären NAD mit einer verminderten ADP-Ribosylierung einhergeht, könnte die durch NAD-Mangel modulierte Immunantwort möglicherweise auf eine mangelnde ADP-Ribosylierung zurückzuführen sein. Neben der ADP-Ribosylierung spielt ebenso die durch den TRPM2-Kanal vermittelte Aufnahme von extrazellulärem Ca2+ eine bedeutende Rolle für die biologischen Antworten, so dass eine Hemmung der ADP-Ribosylierung, der NAD-Synthese sowie der TRPM2-vermittelten Ca2+-Aufnahme Angriffspunkte zur Vermeidung pathologisch erhöhter Mediatoren-Konzentrationen liefern könnten.
Publications
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