Molecular regulation of anti-inflammatory cytokine receptor in sepsis

脓毒症抗炎细胞因子受体的分子调控

基本信息

  • 批准号:
    9912821
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 42.5万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2018
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2018-11-10 至 2022-01-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

Abstract Sepsis is the 10th leading cause of death in the US. An unresolved systemic cytokine storm caused by bacterial infection is a hallmark of sepsis. The robust acute inflammatory response, through Toll Like Receptors (TLRs) and interleukin-1R like receptors (ILRs), trigger detrimental effects including multi-organ failure. Despite extensive research, therapies for sepsis focus on the use of antimicrobials that lead to multi-drug resistance. Hence, an unmet scientific need is to understand the molecular regulation of anti-inflammatory responses that diminish the severity of tissue injury. Single immunoglobulin interleukin-1-related receptor (SIGIRR), which is also known as Toll/IL-1 receptor 8, exhibits an anti-inflammatory effect against TLRs and ILRs signaling. Recently, IL-37, which is a suppressor of innate immunity, has been identified as the SIGIRR ligand. Both IL-37 and SIGIRR have been recognized as major therapeutic targets to lessen cytokine storm, however, very little is known regarding the molecular regulation of SIGIRR stability. Receptor degradation, a negative feedback regulation of receptor function, is a highly regulated process by post-translational modification, such as phosphorylation and ubiquitination. Ubiquitination is a molecular signal for protein degradation in either the proteasome or lysosome. De-ubiquitination, which is mediated by deubiquitinating enzymes (DUBs), tightly controls protein stability by removal of ubiquitin chains from target proteins. In our preliminary data, we discovered that (i) SIGIRR is poly-ubiquitinated and degraded in the proteasome in response to its ligand binding; (ii) Ubiquitin-specific protease (USP13), a member of DUBs, targets and stabilizes SIGIRR by hydrolyzing the ubiquitin chains from SIGIRR; (iii) glycogen synthase kinase 3β (GSK3β) phosphorylates SIGIRR and interrupts the association between SIGIRR and USP13, thereby reducing SIGIRR stability; (iv) USP13 increases survival rate in experimental sepsis. These observations have led to the following hypothesis: USP13 ameliorates cytokine storm and septic shock through deubiquitination and stabilization of the anti-inflammatory receptor, SIGIRR. To evaluate this hypothesis we will determine 1) molecular signature of USP13-promoted SIGIRR stability; 2) if GSK3β-induced disruption of USP13/SIGIRR interaction lessens anti-inflammatory effects of SIGIRR; 3) if stabilization of SIGIRR by USP13 mitigates endotoxin-induced pro-inflammatory responses. In summary, this application provides molecular mechanisms by which SIGIRR is degraded via phosphorylation-driven ubiquitination. Our preliminary data has uncovered two previously unrecognized post-translational modifications of SIGIRR: phosphorylation and ubiquitination. Two mediators were revealed: GSK3β, which phosphorylates SIGIRR; and USP13, which de- ubiquitinates SIGIRR. These studies will be the first to elucidate that phosphorylation of SIGIRR promotes its ubiquitination by disassociating USP13 from SIGIRR. These studies will lay the foundation for a significant mechanistic advance regarding the molecular regulation of the inflammatory response through modulation of anti-inflammatory receptor stability.
抽象的 脓毒症是美国第十大死因,是一场尚未解决的系统性细胞因子风暴。 由细菌感染引起的脓毒症的一个标志是强烈的急性炎症反应。 通过 Toll 样受体 (TLR) 和白细胞介素 1R 样受体 (ILR),引发痛苦 尽管进行了广泛的研究,脓毒症的治疗仍集中在包括多器官衰竭在内的影响上。 因此,未满足的科学需求是使用导致多重耐药性的抗菌药物。 了解抗炎反应的分子调节,从而减轻炎症的严重程度 单一免疫球蛋白白细胞介素 1 相关受体 (SIGIRR),这也是组织损伤。 称为 Toll/IL-1 受体 8,对 TLR 和 ILR 具有抗炎作用 最近,IL-37(一种先天免疫抑制剂)已被确定为 SIGIRR 配体。IL-37 和 SIGIRR 均已被认为是主要的治疗靶点。 减少细胞因子风暴,然而,关于细胞因子的分子调节知之甚少 SIGIRR 稳定性是受体功能的负反馈调节。 通过翻译后修饰(例如磷酸化和 泛素化是蛋白质降解的分子信号。 蛋白酶体或溶酶体,由去泛素化酶介导。 (DUB),通过从目标蛋白质中去除泛素链来严格控制蛋白质稳定性。 我们的初步数据发现,(i) SIGIRR 是多泛素化的,并且在 蛋白酶体对其配体结合作出反应;(ii) 泛素特异性蛋白酶 (USP13),一种 DUB 成员,通过水解泛素链来靶向并稳定 SIGIRR SIGIRR;(iii) 糖原合酶激酶 3β (GSK3β) 磷酸化 SIGIRR 并中断 SIGIRR 和 USP13 之间的关联,从而降低 SIGIRR 稳定性; 增加实验性脓毒症的存活率这些观察结果导致以下结果。 假设:USP13 通过去泛素化和改善细胞因子风暴和败血性休克 抗炎受体 SIGIRR 的稳定性 为了评估这一假设,我们将进行评估。 确定 1) USP13 促进的 SIGIRR 稳定性的分子特征 2) 是否由 GSK3β 诱导; USP13/SIGIRR 相互作用的破坏会降低 SIGIRR 的抗炎作用 3) 如果 USP13 稳定 SIGIRR 可减轻内毒素诱导的促炎症反应。 总之,该应用提供了 SIGIRR 降解的分子机制 我们的初步数据之前发现了两个磷酸化驱动的泛素化。 SIGIRR 未被识别的翻译后修饰:磷酸化和泛素化。 揭示了两种介质:GSK3β(磷酸化 SIGIRR)和 USP13(去磷酸化); 这些研究将首次阐明 SIGIRR 的磷酸化。 通过将 USP13 与 SIGIRR 分离来促进其泛素化。这些研究将奠定基础。 为分子调控方面的重大机械进展奠定了基础 通过调节抗炎受体稳定性来调节炎症反应。

项目成果

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