Burstein, Ezra

English

Ontsteking is een belangrijk mechanisme van ons lichaam om het te beschermen tegen infecties en beschadiging van weefsels. Deze ontstekingsreactie heeft als doel lichaamsvreemde en beschadigde cellen te verwijderen en te herstellen. Daarentegen kan ongecontroleerde chronische ontsteking veel schade veroorzaken aan weefsel. Om dit te voorkomen is het van belang dat deze ontstekingsreacties op tijd worden stopgezet. De transcriptie factor NF-κB heeft in dit proces een cruciale rol, naast zijn functie in de regulatie van het immuunsysteem. Vanwege zijn centrale rol is de regulatie van deze transcriptie factor zeer intens bestudeerd. De afgelopen jaren is er veel aandacht besteed aan het verkrijgen van inzicht rond het aanzetten van ontstekingsreacties via NF-κB maar er is nog maar weinig bekend over de cellulaire mechanismen en de factoren die betrokken zijn bij het stoppen van ontstekingsreacties. De laatste jaren is men steeds meer te weten gekomen over de rol van ubiquitine-gecontroleerde degradatie van DNA-gebonden NF-κB subunits. Uit dit onderzoek is gebleken dat ubiquitine-gecontroleerde eiwit afbraak een belangrijke rol speelt in het controleren van de expressie van genen tijdens ontstekingsreacties. Het blijkt dat dit mechanisme belangrijk is om de activiteit van NF-κB terug te brengen tot een basaal niveau. Echter was het mechanisme van deze specifieke regulatie nog vrij onbekend. In dit proefschrift tonen we het belang van COMMD1 in dit specifieke proces aan en hebben we de betrokkenheid van COMMD1 in de regulatie van ontstekingsreacties in vivo bestudeerd. Hieronder worden de belangrijkste bevindingen samengevat die beschreven zijn in dit proefschrift. 1) Naast de remming van COMMD1 op NF-κB activiteit, blijkt COMMD1 ook een effect te hebben op de regulatie van HIV-1 replicatie, een proces dat is gekoppeld aan de activiteit van NF-κB in zijn gastheer. Het HIF-1 viraal genoom bevat verschillende κB-sites en via deze sites kan COMMD1 optreden als een factor om de resistentie van naïeve CD4+ cellen tegen HIV-1 replicatie te beïnvloeden. 2) Het mechanisme waarmee COMMD1 de activiteit van NF-κB remt kan toegeschreven worden aan de mogelijkheid om eiwit degradatie van de NF-κB subunit RelA te bevorderen. Dit vindt plaats via de binding van COMMD1 aan NF-κB zelf en aan Cul2. Cul2 is een familielid van de Cullin-RING ligase (CRL) familie en treedt op als een soort “scaffold subunit” binnen dit eiwit-complex. De initiatie van COMMD1-gecontroleerde RelA degradatie vindt plaats op promoter sites van verschillende NF-κB target genen. Het mechanisme hoe COMMD1 naar deze specifieke promoter sites wordt gerekruteerd is nog onbekend. 3) COMMD1 vormde de basis voor de ontdekking van de hele COMMD eiwit familie. Deze familie is zeer sterk geconserveerd tussen verschillende organismen. Ondanks hun gemeenschappelijk carboxyl-terminale COMMD domein, blijkt elke individuele familie lid een specifieke functie te hebben die niet overgenomen kan worden door een ander lid. De functie van de meeste leden, waaronder hun rol in NF-κB regulatie, is nog onduidelijk en moet nog verder worden onderzocht. 4) COMMD1 vormt samen met Cullin een ubiquitine-ligase complex om de mate van RelA ubiquitinatie te bevorderen. COMMD1 bindt aan een gebied binnen het Cullin eiwit dat zeer sterk geconserveerd is binnen de Cullin familie leden. Dit gedeelte van het Cullin eiwit is ook betrokken bij de binding aan CAND1. CAND1 remt op zijn buurt de functie van Cullin-ubiquitine ligase door de binding tussen het substraat (in dit geval RelA) en het Cullin-ubiquitine ligase te verbreken. COMMD1 expressie voorkomt de CAND1 gecontroleerde remming door een competitie aan te gaan met CAND1. Deze gegevens suggereren dat de ubiquitinatie van RelA via COMMD1 wordt bevordert doordat COMMD1 voorkomt dat CAND1 de activiteit van het Cullin-ubiquitne ligase complex remt. 5) Ubiquitinatie van RelA wordt niet alleen via COMMD1 gereguleerd, maar ook via post-translationele modificaties. Met name de fosforylatie van RelA op het aminozuurresidu serine 468 blijkt een belangrijke rol te spelen. Deze post-translationele modificatie wordt gereguleerd via het IKK complex. Dit is het complex dat zorgt voor IκB degradatie en hiermee NF-κB activeert. Dus, het blijkt nu dat via dit mechanisme IKK niet alleen NF-κB activiteit bevordert maar ook NF-κB deactiveert om zo NF-κB terug te brengen naar zijn basale activiteit. 6) De histon acetyltransferase GCN5 zorgt voor een link tussen RelA fosforylatie en ubiquitinatie. In onze studies tonen we aan dat fosforylatie van RelA wordt herkend door GCN5. GCN5 zorgt ervoor dat COMMD1 bindt aan RelA en hiermee de ubiquitinatie gecontroleerde RelA degradatie. Dit effect van GCN is onafhankelijk van zijn histon acetylase activiteit, en heeft dus niks te maken met zijn functie als transcriptie activator. 7) In lijn met zijn functie als NF-κB remmer blijkt COMMD1 een belangrijk rol te hebben als ontstekingsremmer in vivo. Door gebruik te maken van een weefsel specifieke knock-out muis tonen we aan dat muizen deficiënt voor Commd1 in myeloide cellen veel gevoeliger zijn voor ontstekingsreacties, waaronder sepsis. Deze studies laten ook zien dat Commd1 deficiëntie een verhoging in de expressie van NF-κB gecontroleerde genen veroorzaakt, waarbij de mate van RelA ubiquitinatie verlaagd is. Deze studie bevestigt onze bevindingen in cellijnen en laten voor het eerst zien dat COMMD1 ook in vivo belangrijk is om de mate van NF-κB activiteit te controleren. 8) Interessant is dat de mens met chronische ontsteking, zoals patiënten met de ziekte van Crohn, geassocieerd wordt met verlaagde COMMD1 expressie. Met onze knock-out muis modellen laten we een duidelijk correlatie zien tussen verlaagde Commd1 expressie en verhoogde gevoeligheid voor darmontstekingen en geassocieerde darmkanker. Dus onze waarneming dat COMMD1 expressie is verlaagd in patiënten met darmontstekingen is waarschijnlijk maladaptatie en zorgt voor de continuering van de chronische ontstekingen in de darm van deze patiënten. 9) Tot slot, onze studies laten zien dat de reductie in COMMD1 expressie tijdens inflammatoire condities kunnen worden herhaald in cellulaire condities waarbij we het IFN γ route activeren. Hiermee laten we zien dat er een mogelijke link is tussen het paracrine effect van deze cytokine en inflammatoire condities. Daarmee, tonen we een mogelijke “cross-talk” aan tussen de effecten van IFN γ en NF-κB signalering. Samenvattend, dit proefschrift beschrijft de eerste bevindingen en het mechanisme waarmee COMMD1 de mate van NF-κB activiteit controleert. Daarnaast, door middel van muismodellen, bevestigen we de rol van COMMD1 in NF-κB signalering, en dat in de afwezigheid van COMMD1 de inflammatoire status in de verschillende ziektemodellen zeer sterk toeneemt en hierdoor het ziekteproces verslechtert

ARTS repository - University of Groningen

COMMD1:a modulator of immunity and NF-kB activity

https://pure.rug.nl/ws/files/14412395/volledigedissertatie.pdf

COMMD1:a modulator of immunity and NF-kB activity

Abstract

Similar works

Full text

Available Versions

ARTS repository - University of Groningen