Vai trò của kinase protein phụ thuộc RNA đôi trong việc trung gian độ nhạy cảm cao của các tế bào nhóm bổ sung Fanconi anemia C đối với interferon γ, yếu tố hoại tử khối u α và RNA đôi

Blood - Tập 97 - Trang 1644-1652 - 2001
Qishen Pang, Winifred Keeble, Jane Diaz, Tracy A. Christianson, Sara Fagerlie, Keaney Rathbun, Gregory R. Faulkner, Michael O'Dwyer, Grover C. Bagby

Tóm tắt

Các tế bào tạo máu mang đột biến bất hoạt của nhóm Fanconi anemia C (FANCC) có độ apoptotic quá mức và thể hiện độ nhạy cảm cao không chỉ với các tác nhân liên kết chéo mà còn với interferon γ (IFN-γ) và yếu tố hoại tử khối u-α. Để tìm kiếm các con đường tín hiệu thiết yếu cho kiểu hình này, nghiên cứu đã định lượng sự kích hoạt kinase protein phụ thuộc RNA (PKR) tự nhiên và bị kích thích trong các tế bào Fanconi anemia của nhóm bổ sung C (FA-C). PKR được phosphoryl hóa tự nhiên và thể hiện ái lực liên kết tăng với RNA hai chuỗi (dsRNA) trong các tế bào FANCC−/−. Các tế bào FANCC−/− nhạy cảm quá mức với cả dsRNA và tổ hợp giữa dsRNA và IFN-γ, mà các tác nhân này gây ra tỷ lệ apoptotic cao hơn trong các tế bào FANCC−/− so với các tế bào bình thường. Sự biểu hiện quá mức PKR loại hoang dã đã làm tăng độ nhạy cảm của các tế bào FANCC−/− đối với apoptosis do IFN-γ và dsRNA gây ra. Ngược lại, việc ức chế chức năng PKR thông qua sự biểu hiện cưỡng chế của một đột biến ức chế tiêu cực thống trị của PKR (PKRΔ6) đã làm giảm đáng kể độ nhạy cảm với IFN và dsRNA của các tế bào FANCC−/−. Hai phân tử mục tiêu của PKR, IκB-α và IRF-1, không được kích hoạt khác biệt trong các tế bào FANCC−/−, nhưng sự biểu hiện cưỡng chế của một dạng không phosphoryl hóa của yếu tố khởi đầu tổng hợp protein eukaryote-2α đã đảo ngược sự chặn quá trình dịch mã RNA thông tin của PKR và phần nào làm giảm sự apoptosis do PKR trung gian trong các tế bào FANCC−/−. Vì không có bằng chứng về phức hợp PKR/FANCC trong các tế bào bình thường, có thể kết luận rằng một chức năng thiết yếu của FANCC là làm giảm, một cách gián tiếp, hoạt động của PKR và sự bất hoạt FANCC dẫn đến độ nhạy cảm với IFN, ít nhất, một phần là do chức năng này của FANCC bị đảo ngược.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

Rathbun, 1997, Inactivation of the Fanconi anemia group C gene augments interferon-gamma-induced apoptotic responses in hematopoietic cells., Blood., 90, 974, 10.1182/blood.V90.3.974 Haneline, 1998, Multiple inhibitory cytokines induce deregulated progenitor growth and apoptosis in hematopoietic cells from Fac−/− mice., Blood., 91, 4092, 10.1182/blood.V91.11.4092 Rathbun, 2000, Interferon-γ-induced apoptotic responses of Fanconi anemia group C hematopoietic progenitor cells involve caspase 8-dependent activation of caspase 3 family members., Blood., 96, 4204, 10.1182/blood.V96.13.4204 Otsuki, 1999, Tumor necrosis factor-alpha and CD95 ligation suppress erythropoiesis in Fanconi anemia C gene knockout mice., J Cell Physiol., 179, 79, 10.1002/(SICI)1097-4652(199904)179:1<79::AID-JCP10>3.0.CO;2-O Whitney, 1996, Germ cell defects and hematopoietic hypersensitivity to gamma-interferon in mice with a targeted disruption of the Fanconi anemia C gene., Blood., 88, 49, 10.1182/blood.V88.1.49.49 Ihle, 1995, Jaks and Stats in signaling by the cytokine receptor superfamily., Trends Genet., 11, 69, 10.1016/S0168-9525(00)89000-9 Schindler, 1995, Transcriptional responses to polypeptide ligands: the JAK-STAT pathway., Annu Rev Biochem., 64, 621, 10.1146/annurev.bi.64.070195.003201 Pang, 2000, The Fanconi anemia protein FANCC binds to and facilitates the activation of STAT1 by IFN-γ and hematopoietic growth factors., Mol Cell Biol., 20, 4724, 10.1128/MCB.20.13.4724-4735.2000 Balachandran, 1998, Activation of the dsRNA-dependent protein kinase, PKR, induces apoptosis through FADD-mediated death signaling., EMBO J., 17, 6888, 10.1093/emboj/17.23.6888 Der, 1997, A double-stranded RNA-activated protein kinase-dependent pathway mediating stress-induced apoptosis., Proc Natl Acad Sci U S A., 94, 3279, 10.1073/pnas.94.7.3279 Williams, 1999, PKR: a sentinel kinase for cellular stress., Oncogene., 18, 6112, 10.1038/sj.onc.1203127 Kirchhoff, 1995, IRF-1 induced cell growth inhibition and interferon induction requires the activity of the protein kinase PKR., Oncogene., 11, 439 Srivastava, 1998, Phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2 mediates apoptosis in response to activation of the double-stranded RNA-dependent protein kinase., J Biol Chem., 273, 2416, 10.1074/jbc.273.4.2416 Gil, 1999, Induction of apoptosis by double-stranded-RNA-dependent protein kinase (PKR) involves the alpha subunit of eukaryotic translation initiation factor 2 and NF-kappaB., Mol Cell Biol., 19, 4653, 10.1128/MCB.19.7.4653 Kumar, 1994, Double-stranded RNA-dependent protein kinase activates transcription factor NF-kappa B by phosphorylating I kappa B., Proc Natl Acad Sci U S A., 91, 6288, 10.1073/pnas.91.14.6288 Saito, 1993, Hypersensitivity to oxygen is a uniform and secondary defect in Fanconi anemia cells., Mutat Res., 294, 255, 10.1016/0921-8777(93)90008-5 Kuhen, 1996, Structural organization of the human gene (PKR) encoding an interferon-inducible RNA-dependent protein kinase (PKR) and differences from its mouse homolog., Genomics., 36, 197, 10.1006/geno.1996.0446 Miller, 1989, Improved retroviral vectors for gene transfer and expression., Biotechniques., 7, 980 Strathdee, 1992, Cloning of cDNAs for Fanconi's anaemia by functional complementation., Nature., 356, 763, 10.1038/356763a0 Kozak, 1990, Ping-pong amplification of a retroviral vector achieves high-level gene expression: human growth hormone production., J Virol., 64, 3500, 10.1128/JVI.64.7.3500-3508.1990 Bradford, 1976, A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding., Anal Biochem., 72, 248, 10.1016/0003-2697(76)90527-3 Segal, 1992, Specific repression of granulocyte-macrophage and granulocyte colony-stimulating factor gene expression in interleukin-1-stimulated endothelial cells with antisense oligodeoxynucleotides., Blood., 80, 609, 10.1182/blood.V80.3.609.609 Dignam, 1983, Accurate transcription initiation by RNA polymerase II in a soluble extract from isolated mammalian nuclei., Nucleic Acids Res., 11, 1475, 10.1093/nar/11.5.1475 Kumar, 1997, Deficient cytokine signaling in mouse embryo fibroblasts with a targeted deletion in the PKR gene: role of IRF-1 and NF-kappaB., EMBO J., 16, 406, 10.1093/emboj/16.2.406 Koromilas, 1992, Malignant transformation by a mutant of the IFN-inducible dsRNA-dependent protein kinase., Science., 257, 1685, 10.1126/science.1382315 Lee, 1997, The apoptosis pathway triggered by the interferon-induced protein kinase PKR requires the third basic domain, initiates upstream of Bcl-2, and involves ICE-like proteases., Virology., 231, 81, 10.1006/viro.1997.8494 Koh, 1999, The Fanconi anemia group C gene product modulates apoptotic responses to tumor necrosis factor-alpha and Fas ligand but does not suppress expression of receptors of the tumor necrosis factor receptor superfamily., Exp Hematol., 27, 1, 10.1016/S0301-472X(98)00064-2 Li, 1997, MxA overexpression reveals a common genetic link in four Fanconi anemia complementation groups., J Clin Invest., 100, 2873, 10.1172/JCI119836 Srivastava, 1995, Calcium depletion from the endoplasmic reticulum activates the double-stranded RNA-dependent protein kinase (PKR) to inhibit protein synthesis., J Biol Chem., 270, 16619, 10.1074/jbc.270.28.16619 Lin, 1998, Suppression of steady state, but not stimulus-induced NF-kappaB activity inhibits alphavirus-induced apoptosis, J Cell Biol., 141, 1479, 10.1083/jcb.141.7.1479 Hershey, 1991, Translational control in mammalian cells., Annu Rev Biochem., 60, 717, 10.1146/annurev.bi.60.070191.003441 Raefsky, 1985, Studies of interferon as a regulator of hematopoietic cell proliferation., J Immunol., 135, 2507, 10.4049/jimmunol.135.4.2507 Broxmeyer, 1986, The suppressive influences of human tumor necrosis factors on bone marrow hematopoietic progenitor cells from normal donors and patients with leukemia: synergism of tumor necrosis factor and interferon-gamma., J Immunol., 136, 4487, 10.4049/jimmunol.136.12.4487 Vojdani, 1999, Interferon-induced proteins are elevated in blood samples of patients with chemically or virally induced chronic fatigue syndrome., Immunopharmacol Immunotoxicol., 21, 175, 10.3109/08923979909052757 Lee, 1994, The interferon-induced double-stranded RNA-activated protein kinase induces apoptosis., Virology., 199, 491, 10.1006/viro.1994.1151 Yeung, 1996, An essential role for the interferon-inducible, double-stranded RNA-activated protein kinase PKR in the tumor necrosis factor-induced apoptosis in U937 cells., Proc Natl Acad Sci U S A., 93, 12451, 10.1073/pnas.93.22.12451 Thomis, 1993, Mechanism of interferon action: evidence for intermolecular autophosphorylation and autoactivation of the interferon-induced, RNA-dependent protein., J Virol., 67, 7695, 10.1128/JVI.67.12.7695-7700.1993 Donze, 1995, Abrogation of translation initiation factor eIF-2 phosphorylation causes malignant transformation of NIH 3T3 cells., EMBO J., 14, 3828, 10.1002/j.1460-2075.1995.tb00052.x Sato, 1997, Inhibition of interferon regulatory factor-1 expression results in predominance of cell growth stimulatory effects of interferon-gamma due to phosphorylation of Stat1 and Stat3., Blood., 90, 4749, 10.1182/blood.V90.12.4749 Fagerlie, 1997, The Fanconi anemia group C gene product suppresses constitutive STAT1 independent expression of the IFN γ-inducible genes IRF-1, ISGF3γ, MxA and p21waf1 [abstract]., Blood., 90, 571a Garcia-Higuera, 1999, Fanconi anemia proteins FANCA, FANCC, and FANCG/XRCC9 interact in a functional nuclear complex., Mol Cell Biol., 19, 4866, 10.1128/MCB.19.7.4866 Melville, 1997, The molecular chaperone hsp40 regulates the activity of P58IPK, the cellular inhibitor of PKR., Proc Natl Acad Sci U S A., 94, 97, 10.1073/pnas.94.1.97 Tan, 1998, Double-stranded RNA-independent dimerization of interferon-induced protein kinase PKR and inhibition of dimerization by the cellular P58IPK inhibitor., Mol Cell Biol., 18, 2431, 10.1128/MCB.18.5.2431 Iordanov, 2000, Activation of p38 mitogen-activated protein kinase and c-Jun NH(2)-terminal kinase by double-stranded RNA and encephalomyocarditis virus: involvement of RNase L, protein kinase R, and alternative pathways., Mol Cell Biol., 20, 617, 10.1128/MCB.20.2.617-627.2000