Molekylära kopplingar mellan signalförmedlare i olika NF-κB-räckor i epitelceller i Drosophilas tarmkanal
Sundén, Marc (2021)
Sundén, Marc
2021
Julkaisu on tekijänoikeussäännösten alainen. Teosta voi lukea ja tulostaa henkilökohtaista käyttöä varten. Käyttö kaupallisiin tarkoituksiin on kielletty.
Julkaisun pysyvä osoite on
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021111655722
https://urn.fi/URN:NBN:fi-fe2021111655722
Tiivistelmä
Bananflugan (Drosophila melanogaster) är en utmärkt modellorganism för att studera cell signaleringsräckor som reglerar aktiveringen av NF-κB-transkriptionsfaktorer. I Drosophila har två NF-κB-immunsignaleringsräckor identifierats: IMD- (eng. immune deficiency pathway) och Toll-signaleringsräckan. IMD-signaleringsräckan aktiveras av Gramnegativa bakterier medan Toll-signaleringsräckan aktiveras av Grampositiva bakterier och svamp. Det antas dock att Toll-receptorn inte aktiveras i tarmens epitelceller. Därför har det varit vårt intresse att undersöka om det finns en molekylär koppling mellan IMD- och Toll-signaleringsräckan i Drosophilas tarmepitelceller.
IRAK homologen Pelle är en etablerad reglerare av Toll-signaleringsräckan och i denna studie visar vi att Pelle även är involverad vid regleringen av IMD-signaleringsräckan. Vi presenterar att flugor som saknar Pelle varken kan överleva en septisk eller oral infektion med Gramnegativa bakterier. Dessutom visar vi att flugor som saknar Pelle har en nedsatt förmåga att aktivera uttrycket av IMD-specifika genen Diptericin i deras tarmepitel efter en oral infektion. Dessa resultat betonar att Pelle krävs för att flugor skall kunna försvara sig mot Gramnegativa bakterier. Vid sållning för förmodade samverkande proteiner i IMD-signaleringsräckan, fann vi att Pelle kan samverka med IMD-signalförmedlaren Dredd. Dredd är ett kaspas, vars aktivering krävs för bearbetning och nukleär lokalisering av IMD-specifika NF-κB-transkriptionsfaktorn Relish. Intressant nog verkar överuttryck av Pelle i S2-celler även förorsaka klyvning av Dredd. Eftersom autoklyvning är en följd av Dredd-aktivering indikerar resultaten att Pelle är involverad vid aktiveringen av Dredd. Dessa resultat visar därmed att Toll-signaleringsförmedlaren Pelle behövs för en regelrätt aktivering av IMD-signaleringsräckan i Drosophila. Samspelet mellan Pelle och Dredd kan möjligtvis fungera som ett vägskäl, där de två NF-KB-signaleringsräckorna kan mötas för att komplettera den transkriptionella aktiveringen som krävs för Drosophilas immunsvar. The fruit fly (Drosophila melanogaster) is an excellent model organism for studies regarding signaling pathways that regulate NF-κB transcription factors. In Drosophila two NF-κB immune signaling pathways have been identified; the immune deficiency pathway (IMD pathway) and the Toll signaling pathway. The IMD signaling is activated by Gram-negative bacteria while the Toll signaling pathway is activated by Gram-positive bacteria and fungi. The IMD and the Toll pathways have been considered to be independent of each other. However, it is believed that the Toll receptor cannot be activated in the intestinal epithelial cells. Therefore, it has been our interest to investigate whether there is a molecular crosstalk between the IMD and Toll signaling pathways in the Drosophila intestinal epithelial cells.
The IRAK homologue Pelle is an established regulator of the Toll signaling pathway, and in this study, we show that Pelle also is involved in the regulation of the IMD signaling pathway. We present that Pelle deficient flies can neither survive a septic nor oral infection with Gram-negative bacteria. In addition, we show that Pelle deficient flies have a reduced ability to activate the expression of the IMD-specific gene Diptericin in their intestinal epithelium after a Gram-negative oral infection. These results underline that Pelle is required for flies to be able to defend themselves against Gram-negative bacteria. When screening for putative interacting proteins in the IMD pathway we found that Pelle can interact with the IMD signaling mediator Dredd. Dredd is a caspase, whose activation is required for processing and nuclear localization of the IMD-specific NF-κB transcription factor Relish. Interestingly, overexpression of Pelle in S2 cells, also seems to induce cleavage of Dredd. As autocleavage is a consequence of Dredd activation, this indicates that Pelle may regulate the activity of Dredd. These results indicate that the Toll signaling mediator Pelle is needed for a proper activation of the IMD signaling pathway in the Drosophila. The interplay between Pelle and Dredd may function as a crossroad, where the two NF-KB pathways can meet to complement the transcriptional activation required for Drosophila’s immune responses.
IRAK homologen Pelle är en etablerad reglerare av Toll-signaleringsräckan och i denna studie visar vi att Pelle även är involverad vid regleringen av IMD-signaleringsräckan. Vi presenterar att flugor som saknar Pelle varken kan överleva en septisk eller oral infektion med Gramnegativa bakterier. Dessutom visar vi att flugor som saknar Pelle har en nedsatt förmåga att aktivera uttrycket av IMD-specifika genen Diptericin i deras tarmepitel efter en oral infektion. Dessa resultat betonar att Pelle krävs för att flugor skall kunna försvara sig mot Gramnegativa bakterier. Vid sållning för förmodade samverkande proteiner i IMD-signaleringsräckan, fann vi att Pelle kan samverka med IMD-signalförmedlaren Dredd. Dredd är ett kaspas, vars aktivering krävs för bearbetning och nukleär lokalisering av IMD-specifika NF-κB-transkriptionsfaktorn Relish. Intressant nog verkar överuttryck av Pelle i S2-celler även förorsaka klyvning av Dredd. Eftersom autoklyvning är en följd av Dredd-aktivering indikerar resultaten att Pelle är involverad vid aktiveringen av Dredd. Dessa resultat visar därmed att Toll-signaleringsförmedlaren Pelle behövs för en regelrätt aktivering av IMD-signaleringsräckan i Drosophila. Samspelet mellan Pelle och Dredd kan möjligtvis fungera som ett vägskäl, där de två NF-KB-signaleringsräckorna kan mötas för att komplettera den transkriptionella aktiveringen som krävs för Drosophilas immunsvar.
The IRAK homologue Pelle is an established regulator of the Toll signaling pathway, and in this study, we show that Pelle also is involved in the regulation of the IMD signaling pathway. We present that Pelle deficient flies can neither survive a septic nor oral infection with Gram-negative bacteria. In addition, we show that Pelle deficient flies have a reduced ability to activate the expression of the IMD-specific gene Diptericin in their intestinal epithelium after a Gram-negative oral infection. These results underline that Pelle is required for flies to be able to defend themselves against Gram-negative bacteria. When screening for putative interacting proteins in the IMD pathway we found that Pelle can interact with the IMD signaling mediator Dredd. Dredd is a caspase, whose activation is required for processing and nuclear localization of the IMD-specific NF-κB transcription factor Relish. Interestingly, overexpression of Pelle in S2 cells, also seems to induce cleavage of Dredd. As autocleavage is a consequence of Dredd activation, this indicates that Pelle may regulate the activity of Dredd. These results indicate that the Toll signaling mediator Pelle is needed for a proper activation of the IMD signaling pathway in the Drosophila. The interplay between Pelle and Dredd may function as a crossroad, where the two NF-KB pathways can meet to complement the transcriptional activation required for Drosophila’s immune responses.