BMP-6 ức chế sự phát triển của các tế bào B trưởng thành ở người; kích thích phosphorylation Smad và tăng cường biểu hiện Id1

BMC Immunology - Tập 6 - Trang 1-13 - 2005
Christian Kersten1, Einar A Sivertsen1, Marit E Hystad1, Lise Forfang1, Erlend B Smeland1,2, June H Myklebust1
1Department of Immunology, Institute for Cancer Research, The Norwegian Radium Hospital, Oslo, Norway
2Faculty Division, The Norwegian Radium Hospital, University of Oslo, Norway

Tóm tắt

Protein tạo hình xương (BMP) thuộc siêu họ TGF-β và là các protein được tiết ra với nhiều vai trò khác nhau ở nhiều loại tế bào. Một vai trò tiềm năng của BMP-6 trong hệ miễn dịch đã được ngụ ý qua nhiều nghiên cứu về các bệnh ác tính và viêm khớp. Trong nghiên cứu này, chúng tôi đã khám phá vai trò của BMP-6 trong các tế bào B ngoại vi máu ở người bình thường. Các tế bào B được phát hiện có biểu hiện thụ thể loại I và loại II của BMP, và BMP-6 nhanh chóng kích thích phosphoryl hóa Smad1/5/8. Hơn nữa, việc phosphoryl hóa Smad dẫn đến việc tăng cường mRNA Id1 và protein Id1, trong khi biểu hiện Id2 và Id3 không bị ảnh hưởng. Thêm vào đó, chúng tôi phát hiện rằng BMP-6 có tác động ức chế sinh sản đối với cả tế bào B chưa trưởng thành (CD19+CD27-) và tế bào B ghi nhớ (CD19+CD27+) khi được kích thích bằng anti-IgM hoặc sự kết hợp của anti-IgM và CD40L. Ngoài ra, BMP-6 đã gây ra cái chết tế bào trong các tế bào B ghi nhớ đã được kích hoạt. Quan trọng hơn, tác động ức chế sinh sản của BMP-6 trong các tế bào B đã bị trung hòa hoàn toàn bởi đối kháng tự nhiên, noggin. Thêm vào đó, các tế bào B được chứng minh là tăng cường mRNA BMP-6 khi được kích thích bằng anti-IgM. Ở các tế bào B trưởng thành của người, BMP-6 đã ức chế sự phát triển tế bào và nhanh chóng kích thích phosphoryl hóa Smad1/5/8, tiếp theo là tăng cường biểu hiện Id1.

Từ khóa

#BMP-6 #tế bào B trưởng thành #phosphoryl hóa Smad #Id1 #hệ miễn dịch

Tài liệu tham khảo

Kim SJ, Letterio J: Transforming growth factor-beta signaling in normal and malignant hematopoiesis. Leukemia. 2003, 17: 1731-1737. 10.1038/sj.leu.2403069.

Bhatia M, Bonnet D, Wu D, Murdoch B, Wrana J, Gallacher L, Dick JE: Bone morphogenetic proteins regulate the developmental program of human hematopoietic stem cells. J Exp Med. 1999, 189: 1139-1148. 10.1084/jem.189.7.1139.

Graf D, Nethisinghe S, Palmer DB, Fisher AG, Merkenschlager M: The developmentally regulated expression of Twisted gastrulation reveals a role for bone morphogenetic proteins in the control of T cell development. J Exp Med. 2002, 196: 163-171. 10.1084/jem.20020276.

Baade RT, Utne HR, Brenne AT, Hjorth-Hansen H, Waage A, Hjertner O, Sundan A, Borset M: Bone morphogenetic protein-5, -6 and -7 inhibit growth and induce apoptosis in human myeloma cells. Oncogene. 2004, 23 (17): 3024-3032. 10.1038/sj.onc.1207386.

Rosenwald A, Wright G, Chan WC, Connors JM, Campo E, Fisher RI, Gascoyne RD, Muller-Hermelink HK, Smeland EB, Giltnane JM, Hurt EM, Zhao H, Averett L, Yang L, Wilson WH, Jaffe ES, Simon R, Klausner RD, Powell J, Duffey PL, Longo DL, Greiner TC, Weisenburger DD, Sanger WG, Dave BJ, Lynch JC, Vose J, Armitage JO, Montserrat E, Lopez-Guillermo A, Grogan TM, Miller TP, LeBlanc M, Ott G, Kvaloy S, Delabie J, Holte H, Krajci P, Stokke T, Staudt LM: The use of molecular profiling to predict survival after chemotherapy for diffuse large-B-cell lymphoma. N Engl J Med. 2002, 346: 1937-1947. 10.1056/NEJMoa012914.

Waite KA, Eng C: From developmental disorder to heritable cancer: it's all in the BMP/TGF-beta family. Nat Rev Genet. 2003, 4: 763-773. 10.1038/nrg1178.

Ying QL, Nichols J, Chambers I, Smith A: BMP induction of Id proteins suppresses differentiation and sustains embryonic stem cell self-renewal in collaboration with STAT3. Cell. 2003, 115: 281-292. 10.1016/S0092-8674(03)00847-X.

Klein U, Rajewsky K, Kuppers R: Human immunoglobulin (Ig)M+IgD+ peripheral blood B cells expressing the CD27 cell surface antigen carry somatically mutated variable region genes: CD27 as a general marker for somatically mutated (memory) B cells. J Exp Med. 1998, 188: 1679-1689. 10.1084/jem.188.9.1679.

Miyazawa K, Shinozaki M, Hara T, Furuya T, Miyazono K: Two major Smad pathways in TGF-beta superfamily signalling. Genes Cells. 2002, 7: 1191-1204. 10.1046/j.1365-2443.2002.00599.x.

Shepherd TG, Nachtigal MW: Identification of a putative autocrine bone morphogenetic protein-signaling pathway in human ovarian surface epithelium and ovarian cancer cells. Endocrinology. 2003, 144: 3306-3314. 10.1210/en.2003-0185.

Detmer K, Steele TA, Shoop MA, Dannawi H: Lineage-restricted expression of bone morphogenetic protein genes in human hematopoietic cell lines. Blood Cells Mol Dis. 1999, 25: 310-323. 10.1006/bcmd.1999.0259.

Winkler DG, Yu C, Geoghegan JC, Ojala EW, Skonier JE, Shpektor D, Sutherland MK, Latham JA: Noggin and sclerostin bone morphogenetic protein antagonists form a mutually inhibitory complex. J Biol Chem. 2004, 279: 36293-36298. 10.1074/jbc.M400521200.

Song JJ, Celeste AJ, Kong FM, Jirtle RL, Rosen V, Thies RS: Bone morphogenetic protein-9 binds to liver cells and stimulates proliferation. Endocrinology. 1995, 136: 4293-4297. 10.1210/en.136.10.4293.

Otsuka F, Yao Z, Lee T, Yamamoto S, Erickson GF, Shimasaki S: Bone morphogenetic protein-15. Identification of target cells and biological functions. J Biol Chem. 2000, 275: 39523-39528. 10.1074/jbc.M007428200.

Kimura N, Matsuo R, Shibuya H, Nakashima K, Taga T: BMP2-induced apoptosis is mediated by activation of the TAK1-p38 kinase pathway that is negatively regulated by Smad6. J Biol Chem. 2000, 275: 17647-17652. 10.1074/jbc.M908622199.

Nakashima K, Yanagisawa M, Arakawa H, Kimura N, Hisatsune T, Kawabata M, Miyazono K, Taga T: Synergistic signaling in fetal brain by STAT3-Smad1 complex bridged by p300. Science. 1999, 284: 479-482. 10.1126/science.284.5413.479.

Valdimarsdottir G, Goumans MJ, Rosendahl A, Brugman M, Itoh S, Lebrin F, Sideras P, ten Dijke P: Stimulation of Id1 expression by bone morphogenetic protein is sufficient and necessary for bone morphogenetic protein-induced activation of endothelial cells. Circulation. 2002, 106: 2263-2270. 10.1161/01.CIR.0000033830.36431.46.

Ruzinova MB, Benezra R: Id proteins in development, cell cycle and cancer. Trends Cell Biol. 2003, 13: 410-418. 10.1016/S0962-8924(03)00147-8.

Kee BL, Rivera RR, Murre C: Id3 inhibits B lymphocyte progenitor growth and survival in response to TGF-beta. Nat Immunol. 2001, 2: 242-247. 10.1038/85303.

Sugai M, Gonda H, Kusunoki T, Katakai T, Yokota Y, Shimizu A: Essential role of Id2 in negative regulation of IgE class switching. Nat Immunol. 2003, 4: 25-30. 10.1038/ni874.

Sikder HA, Devlin MK, Dunlap S, Ryu B, Alani RM: Id proteins in cell growth and tumorigenesis. Cancer Cell. 2003, 3: 525-530. 10.1016/S1535-6108(03)00141-7.

Engel I, Murre C: The function of E- and Id proteins in lymphocyte development. Nat Rev Immunol. 2001, 1: 193-199. 10.1038/35105060.

Sikder HA, Devlin MK, Dunlap S, Ryu B, Alani RM: Id proteins in cell growth and tumorigenesis. Cancer Cell. 2003, 3: 525-530. 10.1016/S1535-6108(03)00141-7.

Lories RJ, Derese I, Ceuppens JL, Luyten FP: Bone morphogenetic proteins 2 and 6, expressed in arthritic synovium, are regulated by proinflammatory cytokines and differentially modulate fibroblast-like synoviocyte apoptosis. Arthritis Rheum. 2003, 48: 2807-2818. 10.1002/art.11389.

Sakurai D, Yamaguchi A, Tsuchiya N, Yamamoto K, Tokunaga K: Expression of ID family genes in the synovia from patients with rheumatoid arthritis. Biochem Biophys Res Commun. 2001, 284: 436-442. 10.1006/bbrc.2001.4974.

Bobacz K, Gruber R, Soleiman A, Erlacher L, Smolen JS, Graninger WB: Expression of bone morphogenetic protein 6 in healthy and osteoarthritic human articular chondrocytes and stimulation of matrix synthesis in vitro. Arthritis Rheum. 2003, 48: 2501-2508. 10.1002/art.11248.

Wach S, Schirmacher P, Protschka M, Blessing M: Overexpression of bone morphogenetic protein-6 (BMP-6) in murine epidermis suppresses skin tumor formation by induction of apoptosis and downregulation of fos/jun family members. Oncogene. 2001, 20: 7761-7769. 10.1038/sj.onc.1204962.

Amendt C, Schirmacher P, Weber H, Blessing M: Expression of a dominant negative type II TGF-beta receptor in mouse skin results in an increase in carcinoma incidence and an acceleration of carcinoma development. Oncogene. 1998, 17: 25-34. 10.1038/sj.onc.1202161.

Liu Y, Titus L, Barghouthi M, Viggeswarapu M, Hair G, Boden SD: Glucocorticoid regulation of human BMP-6 transcription. Bone. 2004, 35: 673-681. 10.1016/j.bone.2004.04.017.

Su AI, Cooke MP, Ching KA, Hakak Y, Walker JR, Wiltshire T, Orth AP, Vega RG, Sapinoso LM, Moqrich A, Patapoutian A, Hampton GM, Schultz PG, Hogenesch JB: Large-scale analysis of the human and mouse transcriptomes. Proc Natl Acad Sci U S A. 2002, 99: 4465-4470. 10.1073/pnas.012025199.

Glienke J, Schmitt AO, Pilarsky C, Hinzmann B, Weiss B, Rosenthal A, Thierauch KH: Differential gene expression by endothelial cells in distinct angiogenic states. Eur J Biochem. 2000, 267: 2820-2830. 10.1046/j.1432-1327.2000.01325.x.

Champagne CM, Takebe J, Offenbacher S, Cooper LF: Macrophage cell lines produce osteoinductive signals that include bone morphogenetic protein-2. Bone. 2002, 30: 26-31. 10.1016/S8756-3282(01)00638-X.

Lossos IS, Czerwinski DK, Wechser MA, Levy R: Optimization of quantitative real-time RT-PCR parameters for the study of lymphoid malignancies. Leukemia. 2003, 17: 789-795. 10.1038/sj.leu.2402880.