Pathways of integrins in the endo-lysosomal system

In this review, we present recent scientific advances about integrin trafficking in the endo-lysosomal system. In the last few years, plenty of new information has emerged about the endo-lysosomal system, integrins, and the mechanism, how exactly the intracellular trafficking of integrins is regulated. We review the internalization and recycling pathways of integrins, and we provide information about the possible ways of lysosomal degradation through the endosomal and autophagic system. The regulation of integrin internalization and recycling proved to be a complex process worth studying. Trafficking of integrins, together with the regulation of their gene expression, defines cellular adhesion and cellular migration through bidirectional signalization and ligand binding. Thus, any malfunction in this system can potentially (but not necessarily) lead to tumorigenesis or metastasis. Hence, extensive examinations of integrins in the endo-lysosomal system raise the possibility to identify potential new medical targets. Furthermore, this knowledge can also serve as a basis for further determination of integrin signaling- and adhesion-related processes

On the Fly: Recent Progress on Autophagy and Aging in Drosophila

Autophagy ensures the lysosome-mediated breakdown and recycling of self-material, as it not only degrades obsolete or damaged intracellular constituents but also provides building blocks for biosynthetic and energy producing reactions. Studies in animal models including Drosophila revealed that autophagy defects lead to the rapid decline of neuromuscular function, neurodegeneration, sensitivity to stress (such as starvation or oxidative damage), and stem cell loss. Of note, recently identified human Atg gene mutations cause similar symptoms including ataxia and mental retardation. Physiologically, autophagic degradation (flux) is known to decrease during aging, and this defect likely contributes to the development of such age-associated diseases. Many manipulations that extend lifespan (including dietary restriction, reduced TOR kinase signaling, exercise or treatment with various anti-aging substances) require autophagy for their beneficial effect on longevity, pointing to the key role of this housekeeping process. Importantly, genetic (e.g., Atg8a overexpression in either neurons or muscle) or pharmacological (e.g., feeding rapamycin or spermidine to animals) promotion of autophagy has been successfully used to extend lifespan in Drosophila, suggesting that this intracellular degradation pathway can rejuvenate cells and organisms. In this review, we highlight key discoveries and recent progress in understanding the relationship of autophagy and aging in Drosophila

A gluten-enteropathia kialakulását befolyásoló tényezők vizsgálata = Factors influencing the development of coeliac disease

Kutatásunk során új hajlamosító géneket írtunk le, melyet közrejátszhatnak a gluten-enteropathia (coeliakia) kialakulásában, ezek befolyásolják a T lymphocyták érését és kollaborációját a B sejtekkel, a toll-like receptorokat és a gyulladás során termelődő cytokineket. Megállapítottuk, hogy a coeliakia kialakulása és klinikai megjelenése asszociációt mutat a haptoglobin polimorfizmussal is, melyről a mi közlésünket követően független kutatók igazolták, hogy egyik altípusa azonos vékonybél permeabilitásában kulcsszerepet játszó zonulin molekulával. A kutatás során azonosítottuk a coeliakia-specifikus autoantitestek fő kötőhelyét az autoantigén, a 2-es típusú transzglutamináz enzim felszínén. Megállapítottuk, hogy a coeliakia antitestek betegség-specifikusan ugyanazt a komplex, háromdimenziós epitópot ismerik fel. Sejtkultúrában a coeliakia antitestek gátolják az erek képződését és fokozzák azok permeabilitását, elsősorban a RhoA túlzott aktiválásán keresztül. Megszerveztük és elvégeztük az első reprezentatív coeliakia szűrővizsgálatot Magyarországon. Megállapítottuk, hogy a coeliakia hazai előfordulása 1.3% körül van a magyar gyermekek és fiatal felnőttek körében. A szűrővizsgálatokra egyszerű, helyszíni antitest kimutatáson alapuló szűrő eljárást validáltunk. Kimutattuk, hogy a klinikailag fel nem ismert coeliakia kedvezőtlenül befolyásolja a hepatitis védőoltásra adott immunválaszt és az antitestek szerepet játszanak idegrendszeri szövődmény (ataxia) kialakulásában. | This research identified new susceptibility genes for coeliac disease, a common autoimmune enteropathy triggered by gluten peptides ingested with dietary cereals. The novel genes are mostly related to T-lymphocyte development, collaboration of T and B cells, toll-like receptors and cytokines. We also described association with haptoglobin polymorphism, a master regulator of intestinal permeability also known as zonulin. Predisposing alleles of these genes create a more inflammatory environment in the gut and in multiple copies confer additional risk to HLA-DQ alleles. We identified the main binding epitope of coeliac disease anti-transglutaminase 2 autoantibodies. This epitope has a complex, three-dimensional structure and is disease-specific. Patient antibodies targeting this epitope enhance the enzymatic activity of transglutaminase 2 and cause disturbances in the angiogenesis and vascular permeability in cell culture models via the inappropriate activation of RhoA. We performed the first representative population screening for coeliac disease in Hungary and established that the prevalence is around 1.3% in both children and young adults. The methodology of the screening has been advanced by the application of rapid, onsite antibody detection. Unrecognised coeliac disease was found to predispose to a defective immune response to hepatitis B vaccination (reversible after treatment) and we showed the contribution of coeliac disease antibodies in the late neural complications

Ion Channels and Pumps in Autophagy: A Reciprocal Relationship

Autophagy, the process of cellular self-degradation, is intrinsically tied to the degradative function of the lysosome. Several diseases have been linked to lysosomal degradative defects, including rare lysosomal storage disorders and neurodegenerative diseases. Ion channels and pumps play a major regulatory role in autophagy. Importantly, calcium signaling produced by TRPML1 (transient receptor potential cation channel, mucolipin subfamily) has been shown to regulate autophagic progression through biogenesis of autophagic-lysosomal organelles, activation of mTORC1 (mechanistic target of rapamycin complex 1) and degradation of autophagic cargo. ER calcium channels such as IP(3)Rs supply calcium for the lysosome, and lysosomal function is severely disrupted in the absence of lysosomal calcium replenishment by the ER. TRPML1 function is also regulated by LC3 (microtubule-associated protein light chain 3) and mTORC1, two critical components of the autophagic network. Here we provide an overview of the current knowledge about ion channels and pumps—including lysosomal V-ATPase (vacuolar proton-ATPase), which is required for acidification and hence proper enzymatic activity of lysosomal hydrolases—in the regulation of autophagy, and discuss how functional impairment of some of these leads to diseases

MiniCORVET is a Vps8-containing hemocyte- and nephrocyte-specific early endosomal tether in Drosophila

Cet ouvrage est la version « allégée », mais substantielle, d’une thèse de doctorat soutenue le 9 novembre 2009 à l’Université de Nice Sophia Antipolis. Disons d’emblée que cette étude, très structurée et écrite dans une langue limpide, est remarquable et devra être lue et méditée par les historiens de la justice. Ils y trouveront un modèle d’analyse dialectique des rapports entre délinquance et fonctionnement des institutions pénales replacées dans leur contexte législatif et historique. S’i..

A coeliákiás antitestek transzglutamináz 2 epitópjainak szerkezeti vizsgálata és klinikai jelentősége

Celiac disease is a pathologic immune reaction to ingested gluten and it is characterized by gliadin-specific T lymphocytes and the production of disease-specific autoantibodies against the enzyme type-2 transglutaminase (TG2). In our work we identified the main celiac epitope of TG2, which is conformational and located at the surface of the enzyme where amino acids from three domains of TG2 are close to each other. The epitope is related to one of the Ca2+ -binding site of the enzyme, but the Ca2+ itself is not involved in the composition of the epitope and in the binding of celiac serum antibodies. Core domain Glu153 and N-terminal domain Arg19 determine the celiac epitope which is accessible both in the closed and open conformation of the protein. Met659 on the C-terminal domain and Glu154 can cooperate in antibody binding. The epitope is relevant and accessible also under tissue conditions when TG2 in bound to fibronectin and was crucial also for coeliac antibodies isolated from tissues or passively transferred to newborns from celiac mothers. Using patient-derived monoclonal single chain antibody fragments we proved in competition experiments that the identified amino acids form one common main epitope. Serum samples from patients with other autoimmune diseases (systemic lupus erythematosus, Sjögren’s syndrome, rheumatoid arthritis) contained anti-TG2 antibodies for which this epitope was not important and showed a clearly different binding pattern to mutants with altered celiac epitope. This indicates that the epitope characterized in this study is celiac disease specific. Our findings also show that the main epitope of TG2 is an antigen already in the early (latent) stage of the disease. Monoclonal mouse antibodies with partially overlapping epitope specificity released celiac antibodies from patient tissues but did not alter the enzymatic activity of TG2 and did not cause similar harmful biological effects in cell culture experiments as celiac antibodies. Such antibodies might have a therapeutic potential. We found that there is a possible structural homology between deamidated gliadin peptides (DGP) and TG2; moreover, non-celiac monoclonal TG2-specific antibodies can recognize DGP. However, according to competition studies celiac IgA also contain additional antibody clones to DGP epitopes that are different from TG2. Identification of the binding site celiac antibodies allows the development of even more specific diagnostic tests and interference with celiac antibody binding might offer some additional therapeutic benefit. The three dimensional homology of DGP and TG2 suggests that molecular mimicry can be an important factor in celiac disease pathogenesis. A coeliakia a vékonybél leggyakoribb krónikus autoimmun betegsége, amely a klinikailag fogékony egyénekben változatos módon manifesztálódhat. A betegség folyamán autoantitestek termelődnek a transzglutamináz 2 (TG2) enzim ellen. Munkánk során azonosítottuk a TG2 fő coeliákiás epitópját, amely konformációs, és az enzim három különböző doménjén, térben egymáshoz közel elhelyezkedő felszíni aminosavai alkotják. Az epitóp kapcsolatban áll az enzim Ca2+-kötő helyeivel, de maga a Ca2+ ion nem része az epitópnak. A core doménen található Glu153 és az N-terminális doménen elhelyezkedő Arg19 határozzák meg kötőhelyet, amely az enzim “csukott” és “nyitott” konformációjában is elérhető az antitestek számára. Az C-terminális doménen lokalizálódó Met659 és Glu154 szintén részt vehet az antitest-kötésben. Az epitóp fontosnak bizonyult attól függetlenül, milyen környezetben jön létre az antigén-antitest kötődés: az enzim szilárd fázishoz kötött, liquid fázisban található vagy fibronektinhez kapcsolt. Az általunk vizsgált szérum eredetű poliklonális, vékonybél biopsziából klónozott monoklonális, szövetekhez kötött és anyából magzatba átjutó coeliákiás antitestek esetében is ez az epitóp volt meghatározó. A betegekből klónozott egyláncú variábilis antitest fragmentek kompetíciós vizsgálatával igazoltuk, hogy a fenti aminosavak egy közös epitópot alkotnak. Különböző más autoimmun betegségekben (szisztémás lupus erythematosus, Sjögren szindróma, rheumatoid arthritis) szenvedő nem coeliákiás betegek antitestei eltérő kötődési mintázatot mutattak a megváltoztatott kötőhelyű mutáns enzimekhez, mint a coeliákiás antitestek, amely arra enged következtetni, hogy az epitóp betegség-specifikus. Ezen kívül bizonyítottuk, hogy ugyanerre az epitópra kötődnek a betegség kezdetekor a látens fázisban lévő betegek antitestei is. Az epitóp egyik részéhez kötődő TG2-specifikus egér monoklonális antitestek képesek leszorítani a szövetekben megkötődött coeliákiás antitesteket in vitro körülmények között, ugyanakkor a TG2 transzamidáló aktivitását nem befolyásolják. Sejtkultúrákban végzett vizsgálatok alapján az is elmondható, hogy ezen monoklonális antitesteknek nincs a coeliákiás antitestekhez hasonló káros hatása, így ezen antitestek, mint specifikus kompetitorok terápiás alkalmazása is felmerül. Vizsgálataink során lehetséges szerkezeti homológiát találtunk a TG2 enzim és a deamidált gliadin peptidek (DGP) között, valamint TG2-specifikus monoklonális antitestek képesek a DGP felismerésére is. Azonban kompetíciós mérések alapján megállapítható, hogy a coeliákiás antitestek a TG2-től eltérő DGP epitópokat is felismernek