Regulatory Networks Contributing to Psoriasis Susceptibility

The non-involved, healthy-looking skin of psoriatic pa- tients displays inherent characteristics that make it pro- ne to develop typical psoriatic symptoms. Our primary aim was to identify genes and proteins that are diffe- rentially regulated in the non-involved psoriatic and the normal epidermis, and to discover regulatory networks responsible for these differences. A cDNA microarray ex- periment was performed to compare the gene expression proiles of 4 healthy and 4 psoriatic non-involved epider- mis samples in response to T-cell lymphokine induction in organotypic cultures. We identiied 61 annotated genes and another 11 expressed transcripts that were differen- tially regulated in the psoriatic tissues. Bioinformatics analysis suggested that the regulation of cell morpholo- gy, development and cell death is abnormal, and that the metabolism of small molecules and lipids is differentially regulated in psoriatic epidermis. Our results indicate that one of the early steps of psoriasis pathogenesis may be the abnormal regulation of IL-23A and IL-1B genes in psoriatic keratinocytes. Key words: non-involved psoriatic epidermis; T-cell lymphokines; gene expression analysis; regulatory networks; IL-23A

Sortilin Is Expressed in Cultured Human Keratinocytes and Is Regulated by Cutaneous Neuropeptides

Sortilin, a member of the family of Vps10p domain receptors, has been shown to be able to bind the precursor peptide of nerve growth factor (proNGF). ProNGF interacts with sortilin and the p75NTR receptor on the cell surface to form a molecular complex capable of activating an apoptotic cascade. Keratinocytes can secrete proNGF and they have p75NTR on their surface. The expression of sortilin in normal human keratinocytes has not yet been clearly shown. In this study, we show that keratinocytes express sortilin mRNA, and the presence of sortilin protein is shown in cultured keratinocytes and in normal human skin. We have also shown that the cutaneous neuropeptides substance P, calcitonin gene-related peptide, vasoactive intestinal polypeptide, and galanin are able to reduce the expression of sortilin mRNA and sortilin protein in cultured human keratinocytes. In addition, each of the analyzed neuropeptides has the ability to arrest the proNGF-induced apoptosis of human keratinocytes. These results suggest that all the participants in the NGF/proNGF pathway are present in the keratinocytes, and cutaneous neuropeptides can modulate their expressions and actions. The NGF/proNGF balance and its regulation by neuropeptides may have an important role in skin homeostasis

PPIG, SFRS-18 és LUC7L3 Splicing regulárok vizsgálata szinkronizált, immortalizált sejtvonalakban és pikkelysömörben

Az mRNS érés (splicing) folyamatának vizsgálata egészen újfajta megközelítésnek számít a pikkelysömör kutatásban: a splicing mechanizmus e betegségben tapasztalt eltéréseiről mindössze néhány közlemény jelent meg napjainkig. Egy nemrég elvégzett microarray vizsgálatban több olyan gént is azonosítottunk, amelyek T-limfokin kezelés hatására eltérő kifejeződés változással reagálnak, majd bioinformatikai módszerekkel tovább elemeztük azokat. A gének között három olyat is találtunk (serine/ arginine-rich splicing factor 18 (SFRS18), peptydilpropyl isomerase G (PPIG), luc-7 like 3 (LUC7L3)) amelyek funkciója az mRNS érés szabályozásához kötődik. A PPIG, SFRS18 és LUC7L3 gének kifejeződését szinkronizált, immortalizált sejtvonalak segítségével követtük. Két független sejtvonal (HaCaT és HPV-KER) esetében is azt tapasztaltuk, hogy a splicing regulátorok kifejeződési mintázata jelentős hasonlóságot mutat. Ezekből az eredményekből arra következtettünk, hogy a gének upstream regulációja közös transzkripciós faktorok útján valósulhat meg. A splicing gének fehérjeszintű expresszióját is meghatároztuk Western blot technika segítségével. Előkísérleteinkben azt találtuk, hogy az SFRS18 és a PPIG expressziója fehérje szinten is hasonlóságot mutat a szinkronizált, immortalizált HPV-KER sejtekben. Az in vitro analízisek mellett egészséges és pikkelysömörös betegekből származó tünetes és tünetmentes mintákon is megvizsgáltuk, miként alakul a három fehérje expressziója. Kísérleteink során megmutattuk, hogy a PPIG fehérje expressziós mintázata és kifejeződésének mennyisége is jelentősen megváltozik: a tünetmentes bőrben a PPIG festődése fokozottnak mutatkozott és eloszlása is eltér az egészséges bőrétől. Eredményeink alapján úgy gondoljuk, hogy a splicing szabályozás eltéréseinek fontos szerepe lehet a pikkelysömör tüneteinek kifejlődésében. A splicing folyamatának további tanulmányozása nagyban segítheti a betegség komplex molekuláris hátterének megértését

Benignus és malignus hiperproliferatív ill. gyulladásos bőrbetegségek pathomechanizmusának vizsgálata funkcionális genomikai módszerekkel = Studies on the pathomechanism of benign and malign hyperproliferative as well as inflammatory skin diseases by means of functional genomics

Pikkelysömörben vizsgáltuk a sejtciklus szabályozásban részt vevő extracelluláris mátrix protein, a fibronektin szerepét, és azonosítottunk egy nem kódoló RNS gént (PRINS), mely szerepet játszik a pikkelysömörre való hajlam, ill. a sejtek stressz válaszának kialakításában. A multifaktoriális etiológiájú lábszárfekély genetikai hátterének vizsgálata során azonosítottunk egy SNP-t, amely magasabb arányban fordul elő a betegekben, mint egészségesekben, feltételezzük, hogy szerepet játszik a betegség pathogenezisében. A serdülőkorban és gyakran még a felnőttkorban is gondot jelentő acne vulgaris gyulladásos bőrbetegség genomikai kutatása során igazoltuk, hogy az interleukin 1 receptor antagonista gén (IL-1RN) egy polimorfizmusa ebben a kórképben magasabb arányban fordul elő, mint az egészséges populációban, amely pathogenetikai szerepére utal. Megmutattuk, hogy az acne pathomechanizmusában kulcsfontosságú Propionibacterium acnes baktérium a keratinocitákban a veleszületett immunitásban szerepet játszó gének expresszióját indukálja. Vizsgáltuk a hisztamin szerepét az allergiás kontakt dermatitisz pathogenezisében. Kísérleteinkhez hisztidin dekarboxiláz knock-out egereket használtunk, és eredményeink alapján feltételezzük, hogy a hisztamin a késői típusú kontakt dermatitiszben negatív reguláló szerepet tölt be. A pályázat keretében a gyulladásos bőrbetegségek ill. a szénanátha kezelésére alkalmas új fototerápiás eljárásokat is fejlesztettünk és vizsgáltuk azok hatásmechanizmusát. | We investigated the role of an extracellular matrix protein, fibronectin (an important regulator of the cell cycle), in psoriasis. We identified a non-coding RNA gene, PRINS playing a role in cell stress, and a key factor of psoriasis susceptibility. The genetic background of the multifactorial leg ulcer was also studied. We discovered an SNP that is more frequent among leg ulcer patients than in controls. This finding suggests that this SNP might play a role in the pathogenesis of this disease. Acne vulgaris is another very common inflammatory skin disorder affecting a significant proportion of the teenager and the adult population. We showed that a polymorphism of the interleukin 1 receptor antagonist gene (IL1-RN) is more frequent among the affected individuals compared to healthy controls. This suggests a role for the IL1-RN gene in the development of this skin condition. Studies on the contribution of the skin colonizing Propionibacterium acne in the pathomechanism of acne showed that this bacterium induces the expression of genes playing a role in innate immunity of human kerationocytes. The role of histamine in allergic contact dermatitis was also investigated. We used histamine decarboxylase knock-out mice, and our results suggest that histamine plays a negative regulatory role in the late-type contact dermatitis. We have developed novel phototherapeutic methods for the treatment of inflammatory skin diseases and rhinitis allergica, and studied their mode of action

Splicing regulation disturbances in psoriasis pathogenesis

In a recently performed cDNA microarray experiment we identified three splicing regulators (serine/arginine-rich splicing factor 18 (SFRS18), peptydilpropyl isomerase G (PPIG), luc-7 like3 (LUC7L3) that where differentially expressed in response to T-lymphokines in healthy and psoriatic non-involved epidermis samples. We and others have previously shown that the oncofetal splice variant of fibronectin - the isoform containing the EDA domain (EDA+) - is overexpressed in psoriatic non-involved epidermis. In this study we investigated whether SFRS18, LUC7L3 and PPIG are able to alter the ratio of the normal (EDA-) and psoriasis-associated (EDA+) variant. To this aim the expressions of the splicing regulators were silenced in immortalized keratinocytes (HPV-KER). We found that the EDA+/EDA- ratio was altered upon silencing of LUC7L3 and PPIG: before silencing the expression level of EDA+ fibronectin isoform was higher than the EDA- fibronectin, but as a result of silencing the amount of the two splice variants became comparable. In addition, the expression patterns of the splicing regulators were compared in two different synchronized, immortalized cell lines, HaCaT and HPV-KER cells. Gene and protein expression patterns of the three regulators were very similar in both cell lines during their proliferation and differentiation suggesting that they may share common regulation

Sejtbiológiai, immunológiai és genomikai kutatások pikkelysömörben = Cell Biology, Immunology and Genomics Studies in Psoriasis

Sejtbiológiai vizsgálataink középpontjában a D-típusú ciklinek, az alfa5 integrin, valamint a KGF növekedési faktor és receptorának keratinocita proliferációban és pikkelysömör pathogenezisben betöltött vizsgálata állt. Eredményeink arra utalnak, hogy a fenti molekulák a keratinocita proliferáció szabályozó faktorai, és pikkelysömörben tapasztalható gén- és fehérje expressziós eltéréseik hozzájárulnak a betegség kialakulásához. A pikkelysömör immunológiai aspektusainak kutatása során elsősorban a regulátoros T-sejtek betegség pathogeneziséban betöltött szerepére összpontosítottunk. Elsősorban az ARTS (aminopeptidase regulator of tumor necrosis factor receptor 1 shedding), és az IL1, IL1RN, IL1R1 ill. IL1R2 gének expresszióját vizsgáltuk pikkelysömörös betegek véréből szeperált regulátoros T-sejteken. Eredményeink arra utalnak, hogy a regulátoros T sejtek az IL-1 proinflammatorikus hatásainak semlegesítése érdekében képesek szolubilis és sejtfelszíni IL-1 antagonista molekulák jelentős mértékű kifejezésére, feltételezzük, hogy ezen folyamatok kóros regulációja szerepet játszik a pikkelysömör pathogenezisében. Molekuláris biológiai vizsgálataink középpontjában a pikkelysömörös tünetmentes epidermiszben magasan kifejeződő PRINS nem-kódoló RNS gén vizsgálata állt. Megállapítottuk, hogy a PRINS RNS feltehetően fizikai kapcsolatban van a GRP94 és nucleophosmin chaperone fehérjékkel, és részt vesz az anti-apoptotikus hatású G1P3 fehérjét kódoló gén expressziójának szabályozásában. | The primary aim of our studies was the investigation of the role of D-type cyclins, the alpha5 integrin and the keratinocyte growth factor receptor (KGFR) in the keratinocyte proliferation and thus in the pathogenesis of psoriasis using cell biology studies. Our results suggest that these factors are important regulators of cell proliferation, and their abnormal mRNA and protein expression play an important role in the etiology of psoriasis. We have been also investigating the immunologic aspects of the disease by studying the role of regulatory T-cells. We were investigating the mRNA expression of ARTS (aminopeptidase regulator of tumor necrosis factor receptor 1 shedding), the IL-1, IL1RN, IL1R1 and IL1R2 in regulatory T-cells separated from psoriasis patients. Our results suggests that in order to overcome the pro-inflammatory effects of IL-1, these cells are capable of the expression of soluble and membrane associated IL-1 antagonist molecules, and the abnormal regulation of all these factors are key events of psoriasis pathogenesis. Our molecular biology studies focused on the role of a non-coding RNA named PRINS that is expresses at high level in psoriatic uninvolved epidermis. We showed that PRINS might interact physically with the GRP94 and nucleophosmin chaperone proteins, and plays an important role in the regulation of the G1P3 gene expression encoding an anti-apoptotic protein

A Mannose-Binding Receptor is Expressed on Human Keratinocytes and Mediates Killing of Candida albicans

Human keratinocytes are known to kill Candida albicans in vitro, but the mechanism of killing is not yet understood. Here, we demonstrate that spontaneous, ultraviolet-B-light-induced, α-melanocyte-stimulating-hormone-induced, and interleukin-8-induced Candida killing by keratinocytes can be inhibited with mannan and mannosylated bovine serum albumin (Man-BSA). A polyclonal goat serum raised against the human macrophage mannose receptor stained suprabasal keratinocytes, but no staining was observed on keratinocytes with a monoclonal antibody (mAb15) specific for the human macrophage mannose receptor. Mannose-affinity chromatography of keratinocyte extract isolated a 200 kDa protein, and on the Western blot the goat antiserum reacted with a 200 kDa protein. In radioligand binding studies, the binding of 125I-Man-BSA to human keratinocytes was inhibited by mannan in a concentration-dependent manner. Analysis of the binding revealed a single class keratinocyte mannose receptor with a KD of 1.4 × 10-8 M and a Bmax of 1 × 104 binding sites per cell. The binding of 125I-Man-BSA to keratinocytes proved to be time-dependent, acid-precipitable, and Ca2+- and trypsin-sensitive. After trypsinization the receptors underwent a rapid recovery at 37°C. These results demonstrate the presence of mannose receptor on human keratinocytes, and its active involvement in the killing of Candida albicans