Xác định và đặc trưng hóa một protein tương tự FasL và các cDNA mã hóa cho phức hợp tín hiệu gây chết của cá da trơn

Immunogenetics - Tập 56 - Trang 518-530 - 2004
Scott Long1, Melanie Wilson1, Eva Bengtén1, L. William Clem1, Norman W. Miller1, V. Gregory Chinchar1
1Department of Microbiology, University of Mississippi Medical Center, Jackson, USA

Tóm tắt

Để làm sáng tỏ các cơ chế gây chết tế bào trong cá da trơn, các lysate từ các dòng tế bào lympho và nguyên bào sợi cá da trơn đã được sàng lọc bằng phân tích Western blot sử dụng một tập hợp kháng thể phản ứng với các thành phần của con đường apoptosis ở động vật có vú. Phản ứng mạnh với ba protein (có khối lượng phân tử xấp xỉ 70.000, 37.000 và 15.000) đã được quan sát thấy khi sử dụng một kháng thể nhắm vào ligand Fas của động vật có vú (FasL). Kích thước của hai protein nhỏ hơn tương ứng với phân loại tạm thời của chúng là FasL gắn màng (37.000 Mr) và FasL hòa tan (15.000 Mr). Các liệu pháp được biết đến là có khả năng thúc đẩy FasL ở các hệ thống động vật có vú (ví dụ, PMA/ion canxi, bức xạ UV) đã làm tăng sự biểu hiện của protein 37.000-Mr trong các dòng tế bào T của cá da trơn. Hơn nữa, sự biểu hiện của protein 37.000-Mr trong các tế bào T clon đã được tăng cường khi mật độ tế bào tăng. Ở cấp độ nucleotide, các đồng loại của thụ thể Fas (FasR), FADD, và caspase 8 đã được xác định và đặc trưng hóa. Các sản phẩm gen này có khả năng tạo thành tương đương của phức hợp tín hiệu gây chết (DISC) ở cá vược. FADD đã được biểu hiện một cách thường trực trong tất cả (T, B, đại thực bào và nguyên bào sợi) các dòng tế bào được kiểm tra cũng như trong bạch cầu lympho trong máu ngoại vi (PBL), trong khi FasR và caspase 8 chỉ được biểu hiện trong tất cả các dòng tế bào ngoại trừ CCO, dòng nguyên bào sợi dương tính FasL. Ngược lại với FasL, sự biểu hiện của FasR và caspase 8 tỉ lệ nghịch với mật độ tế bào. Tóm lại, những nghiên cứu này đã xác định bốn protein gần màng có liên quan đến việc khởi xướng apoptosis ở cá da trơn và gợi ý rằng các cơ chế độc tính trung gian tế bào ở teleost tương tự như những gì được sử dụng ở động vật có vú.

Từ khóa

#cá da trơn #apoptosis #Fas ligand #phân tích Western blot #tín hiệu gây chết

Tài liệu tham khảo

Algeciras-Schimnich A, Paya C (2000) Transcriptional regulation of the FasL gene. In: Sitkovsky M, Henkart P (eds) Cytotoxic cells: basic mechanisms and medical applications. Lippincott, Williams & Wilkins, Philadelphia, pp 239–247 Altschul S, Maden T, Schaffer A, Zhang J, Zhang Z, Miller W, Lipman D (1997) Gapped BLAST and PSI-BLAST: a new generation of protein database search programs. Nucleic Acids Res 25:3389–3402 Ayroldi E, D’Adamio F, Zollo O, Agostini M, Moraca R, Cannarile L, Migliorati G, Delfino D, Riccardi C (1999) Cloning and expression of a short Fas ligand: a new alternatively spliced product of the mouse Fas ligand. Blood 94(10):3456–3467 Bajorath J (1999) Identification of the ligand binding site in Fas (CD95) and analysis of Fas–ligand interactions. Proteins: Struct Funct Genet 35:475–482 Banner D, D’Acry A, Janes W, Gentz R, Schoenfeld H-J, Broger C, Loetscher H, Lesslauer W (1993) Crystal structure of the soluble human 55 kD TNF receptor-human TNFβ complex: implications for TNF receptor activation. Cell 73:431–445 Bazan J (1993) Emerging families of cytokines and receptors. Curr Biol 3:603–606 Bishop G, Taylor S, Jaso-Friedmann L, Evans D (2002) Mechanisms of nonspecific cytotoxic regulation of apoptosis: cytokine-like activity of Fas ligand. Fish Shellfish Immunol 13:47–67 Bodmer J-L, Schneider P, Tschopp J (2002) The molecular architecture of the TNF superfamily. Trends Biochem Sci 271:19–26 Bouchier-Hayes L, Martin SJ (2002) CARD games in apoptosis and immunity. EMBO Rep 3:616–621 Bowser P, Plumb J (1980) Growth rates of a new cell line from the channel catfish ovary and channel catfish virus replication at different temperatures. Can J Fish Aquat Sci 37:871–873 Bremner T, Chatterjee D, Han Z, Tsan M, Wyche J (1999) THP-1 monocytic leukemia cells express Fas ligand constitutively and kill Fas-positive Jurkat cells. Leuk Res 23:865–870 Caricchio R, Reap E, Cohen P (1998) Fas/Fas ligand interactions are involved in ultraviolet-B-induced human lymphocyte apoptosis. J Immunol 161:241–251 Carlson RL, Evans DL, Graves SS (1985) Nonspecific cytotoxic cells in fish (Ictalurus punctatus) V. metabolic requirements of lysis. Dev Comp Immunol 9:271–280 Chinnaiyan A, Chaudhary D, O’Rourke K, Koonin E, Dixit V (1997) Role of CED-4 in the activation of CED-3. Nature 388:728–729 Cohen G (1997) Caspases: the executioners of apoptosis. J Biochem 326:1–16 Cuesta A, Esteban A, Meseguer J (2003) Identification of a FasL-like molecule in leucocytes of the teleost fish gilthead seabream (Sparus aurata L.). Dev Comp Immunol 27:21–27 Darnell J, Lodish H, Baltimore D (1990) Molecular cell biology. Scientific American/Freeman, New York Duan H, Dixit V (1997) RAIDD is a new ‘death’ adaptor protein. Nature 385:86–89 Enari M (1998) A caspase-activated DNase that degrades DNA during apoptosis, and its inhibitor ICAD. Nature 391:43–50 Evans D, Graves S, Cobb D, Dawe D (1984) Nonspecific cytotoxic cells in fish (Ictalurus punctatus). II. Parameters of target cell lysis and specificity. Dev Comp Immunol 8:303–312 Evans D, Taylor S, Leary J, Bishop G, Eldar A, Jaso-Friedmann L (2000) In vivo activation of tilapia nonspecific cytotoxic cells by Streptococcus iniae and amplification with apoptosis regulatory factor(s). Fish Shellfish Immunol 10:419–434 Evans D, Leary H, Jaso-Friedmann L (2001) Nonspecific cytotoxic cells and innate immunity: regulation by programmed cell death. Dev Comp Immunol 25:791–805 Falquet L, Pagni M, Bucher P, Hulo N, Sigrist CJ, Hofmann K, Bairoch A (2002) The PROSITE database, its status in 2002. Nucleic Acids Res 2002:235–238 Graves S, Evans D, Dawe D (1985) Antiprotozoan activity of nonspecific cytotoxic cells (NCC) from the channel catfish (Ictalurus punctatus). J Immunol 134:78–85 Hawke N, Yoder J, Litman G (1999) Expanding our understanding of immunoglobulin, T-cell antigen receptor, and novel immune-type receptor genes: a subset of the immunoglobulin gene superfamily. Immunogenetics 50:124–133 Hofmann K, Stoffel W (1993) Tmbase: a database of membrane spanning protein segments. Biol Chem Hoppe-Seyler 374:166 Hofmann K, Bucher P, Tschopp J (1997) The CARD domain is a new apoptotic signaling motif. Trends Biochem Sci 22:15–156 Hogan R, Taylor W, Cuchens M, Naftel J, Clem LW, Miller NW, Chinchar VG (1999) Induction of target cell apoptosis by channel catfish cytotoxic cells. Cell Immunol 195:110–118 Irmler M, Hofmann K, Vaux D, Tschopp J (1997) Direct physical interactions between the Caenorhabditis elegans ‘death proteins’ CED-3 and CED-4. FEBS Lett 406:189–190 Jaso-Friedmann L, Leary J, Evans D (2000) Role of nonspecific cytotoxic cells in the induction of programmed cell death of pathogenic protozoans: participation of the Fas ligand–Fas receptor system. Exp Parasitol 96:75–88 Jones E, Stuart D, Walker N (1989) Structure of tumor necrosis factor. Nature 338:225–228 Kiener P, Davis P, Rankin B, Klebanoff S, Ledbetter J, Starling G, Liles WC (1997) Human monocytic cells contain high levels of intracellular Fas ligand. J Immunol 159:1594–1598 Krammer P, Debatin K-M (1992) A gene for a cell surface molecule known as Fas or APO-1 that can trigger apoptosis has been identified as the target of mutations that cause lymphoproliferation and autoimmunity in mice. Curr Biol 2:383–385 Kuhn K, Hashimoto S, Lotz M (1999) Cell density modulates apoptosis in human articular chondrocytes. J Cell Physiol 180:439–447 Kumar S, Hedges S (1998) A molecular timescale for vertebrate evolution. Nature 392:917–920 Kumar S, Tamura K, Jakobsen I, Nei M (2001) MEGA2: molecular evolutionary genetics analysis software. Bioinformatics 17:1244–1245 Laemmli U (1970) Cleavage of structural proteins during assembly of bacteriophage T4. Nature 227:680–685 Laing K, Holland J, Bonilla S, Cunningham C, Secombes C (2001) Cloning and sequencing of caspase 6 in rainbow trout (Oncorhynchus mykiss), and its expression under conditions known to induce apoptosis. Dev Comp Immunol 25:303–312 Locksley R, Kileen N, Lenardo M (2001) The TNF and TNFR superfamilies: integrating mammalian biology. Cell 104:487–501 Mallet S, Barclay A (1991) A new superfamily of cell surface proteins related to the nerve growth factor receptor. Immunol Today 12:220–223 Masumoto J, Zhou W, Chen FF, Su F, Kuwada Y, Hidaka E, Katsuyama T, Sagara J, Taniguchi S, Ngo-Hazelett P, Postlethwait JH, Nunez G, Inohara N (2003) Caspy, a zebrafish caspase, activated by ASC oligomerization is required for pharyngeal arch development. J Biol Chem 278:4268–4276 McDonald E III, Chui P, Martelli P, Dicker D, El-Deiry W (2001) Death domain mutagenesis of KILLER/DR5 reveals residues critical for apoptotic signaling. J Biol Chem 276:14939–14945 Miller NW, Chinchar VG, Clem LW (1994a) Development of leukocyte cell lines from the channel catfish (Ictalurus punctatus). J Tissue Cult Methods 16:1–7 Miller NW, Rycyzyn MA, Wilson MR, Warr GW, Naftel JP, Clem LW (1994b) Development and characterization of channel catfish long term B cell lines. J Immunol 152:2180–2189 Nagata S, Golstein P (1995) The Fas death factor. Science 267:1449–1456 Nicholson D, Thornberry N (1997) Caspases: killer proteases. Trends Biochem Sci 22:299–306 Nielsen H, Engelbrecht J, Brunak S, von Heijne G (1997) Identification of prokaryotic and eukaryotic signal peptides and prediction of their cleavage sites. Protein Eng 10:1–6 Park H, Zhou H, Bengten E, Wilson M, Chinchar VG, Clem LW, Miller NW (2002) Activation of channel catfish (Ictalurus punctatus) T cells involves NFAT-like transcription factors. Dev Comp Immunol 26:775–784 Ruoslahti E (1996) RGD and other recognition sites for integrins. Dev Biol 12:696–715 Rycyzyn M, Wilson M, Bengten E, Warr G, Clem LW, Miller NW (1998) Mitogen and growth factor-induced activation of a STAT-like molecule in channel catfish lymphoid cells. Mol Immunol 35(2):127–136 Saeki K, You A, Kato M, Miyazonon K, Yazaki Y, Takaku F (1997) Cell density-dependent apoptosis in HL-60 cells, which is mediated by an unknown soluble factor, is inhibited by transforming growth factor β1 and overexpression of Bcl-2. J Biol Chem 272:20003–20010 Sambrook J, Russel DW (2001) Molecular cloning: a laboratory manual, 3rd edn. Cold Spring Harbor Laboratory, New York (Plainview) Shen L, Stuge TB, Zhou H, Khayat M, Barker KS, Quiniou S, Wilson M, Bengten E, Chinchar VG, Clem LW, Miller NW (2002) Channel catfish cytotoxic cells: a mini-review. Dev Comp Immunol 26:141–149 Shen L, Stuge T, Bengten E, Wilson M, Chinchar VG, Naftel J, Bernanke J, Clem LW, Miller NW (2004) Identification and characterization of clonal NK-like cells from channel catfish (Ictalurus punctatus). Dev Comp Immunol 28:139–152 Smith C, Farrah T, Goodwin R (1994) The TNF receptor superfamily of cellular and viral proteins: activation, costimulation, and death. Cell 76:959–962 Sprang S (1990) The divergent receptors for TNF. Trends Biochem Sci 15:366–368 Stuge TB, Wilson MR, Zhou H, Barker KS, Bengten E, Chinchar G, Miller NW, Clem LW (2000) Development and analysis of various clonal alloantigen-dependent cytotoxic cell lines from channel catfish. J Immunol 164:2971–2977 Taniguichi T (1988) Regulation of cytokine gene expression. Annu Rev Immunol 6:439–464 Tibbetts MD, Zheng L, Lenardo MJ (2003) The death effector domain protein family: regulators of cellular homeostasis. Nat Immunol 4:404–409 Wallach D, Varfolomeev E, Malinin N, Goltsev Y, Kovalenko A, Boldin M (1999) Tumor necrosis factor receptor and Fas signaling mechanisms. Annu Rev Immunol 17:331–367 Weber CH, Vincenz C (2001) The death domain superfamily: a tale of two interfaces? Trends Biochem Sci 26:475–481 Wiley SR, Schooley K, Smolak PJ, Din WS, Huang CP, Nicholl JK, Sutherland GR, Smith TD, Rauch C, Smith CA (1995) Identification and characterization of a new member of the TNF family that induces apoptosis. Immunity 3:673–682 Yoshida S, Stuge T, Miller NW, Clem LW (1995) Phylogeny of lymphocyte heterogeneity: cytotoxic activity of channel catfish peripheral blood leukocytes directed against allogeneic targets. Dev Comp Immunol 19:71–77 Zhou H, Stuge T, Miller NW, Bengten E, Naftel J, Bernarke J, Chinchar VG, Clem LW, Wilson M (2001) Heterogeneity of channel catfish CTL with respect to target recognition and cytotoxic mechanisms employed. J Immunol 167:1325–1332