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Associazione di un polimorfismo genetico (-44 C /G SNP) nel gene DEFB1 umano con espressione e inducibilità di più beta-defensine in cheratinociti gengivali

 

Abstract
sfondo
beta-defensine umane (hBDs) sono peptidi antimicrobici con un ruolo nella difesa immunitaria innata. Il nostro laboratorio precedentemente dimostrato che un polimorfismo a singolo nucleotide (SNP) nella regione non tradotta 5 'del gene hBD1 (DEFB1
), denotato -44 (rs1800972), è correlata con protezione orale Candida
. Perché questo SNP altera la struttura mRNA putativo, abbiamo ipotizzato che altera l'espressione hBD1.
Metodi
trasfezione di costrutti reporter e valutazione di attività antimicrobica e livelli di espressione di mRNA nei cheratinociti provenienti da più donatori sono stati usati per valutare l'effetto di questa SNP sui livelli costitutivi e indotti di espressione.
Risultati
trasfezione di costrutti reporter CAT contenenti regione non tradotta 5 'ha dimostrato che l'allele -44 G ha prodotto un aumento di 2 volte di proteine ​​CAT rispetto ad altri aplotipi comuni che suggeriscono una cis
effetto sulla trascrizione o la traduzione. Il livello costitutiva hBD1 mRNA nei cheratinociti orale umano era significativamente maggiore nelle cellule da donatori con il genotipo GG -44 rispetto a quelli con genotipo CC comune. Sorprendentemente, il livello hBD3 mRNA nonché attività antimicrobica di estratti di cheratinociti anche correlati con l'allele -44 G. livelli indotta hBD1, hBD2, e hBD3 mRNA sono stati valutati nei cheratinociti stimolati con Toll-like receptor 2 e 4 ligandi, interleuchina-1β, TNF, e l'interferone-γ (IFNγ). In contrasto con i livelli di espressione costitutivi, cheratinociti IFNγ indotta hBD1 e hBD3 mRNA espressione era significativamente maggiore nelle cellule con il genotipo CC comune, ma non vi era alcuna chiara correlazione del genotipo con l'espressione hBD2.
Conclusione
Il DEFB1
-44 G allele è associata con un aumento dell'attività complessiva costitutiva antimicrobica ed espressione di hBD1 e hBD3 in un modo che è coerente con la protezione dalla candidosi, mentre l'allele più comune C è associato IFNγ inducibilità di questi beta-defensine ed è probabilmente più protettivo in condizioni che aumentano IFNγ espressioni quali periodontite cronica. Questi risultati suggeriscono una complessa relazione tra la genetica e l'espressione defensin che possono influenzare la salute parodontale e risposte immunitarie innate
materiale supplementare elettronica
La versione online di questo articolo (doi:.. 10 1186 /1472-6831-9 -21) contiene materiale supplementare, che è disponibile per gli utenti autorizzati.
Sfondo
la salute delle superfici mucose, la cavità orale, e la pelle è mantenuta da un complesso equilibrio tra commensali e patogeni organismi e le difese dell'ospite [1- 4]. Le cellule epiteliali esprimono multipli peptidi antimicrobici che agiscono come una prima linea di difesa e aiutano a mantenere questi microbi in equilibrio (recensione da Dale e Fredericks [5]). Oltre a funzionare come agenti antimicrobici, questi peptidi hanno proprietà immunomodulanti e fungono da collegamenti tra il sistema immunitario innato e acquisito. Ad esempio, i beta-defensine agiscono come chemochine e molecole di segnalazione di cellule presentanti l'antigene [6, 7] e, quindi, funzionano più in generale nella difesa dell'ospite come iniziatori del sistema immunitario acquisito.
Oltre 30 geni beta-defensine umani sono stati identificato [8], tuttavia la maggior parte degli studi si sono concentrati su hBD1, -2, e -3, che si esprimono nella cavità orale [9-14], pelle [15], intestino e altri epiteli [16-18]. HBD2 e hBD3 sono indotti da vari componenti e citochine batteriche, mentre hBD1 è espresso costitutivamente [5]. Tuttavia, il livello di espressione hBD1 varia tra gli individui ed è stato suggerito che questa variazione è dovuta a differenze genetiche nel DEFB1
gene codificante hBD1 [12, 13, 19]. Questo tipo di variazione individuale è importante nella diversità funzionale che sta alla base della regolazione della funzione immunitaria innata ed è evidente in molti componenti dell'immunità innata [20].
Prove crescenti legami peptidi antimicrobici con resistenza o suscettibilità alle infezioni della mucosa e predisposizione alle malattie [18, 21-23]. Ad esempio, i livelli di hBD2 e LL-37 sono bassi nei soggetti con dermatite atopica [24] e LL-37 e alfa-defensine sono mal espressi in una grave forma genetica della malattia parodontale [25]. Due tipi di polimorfismi genetici sono stati identificati nei geni che codificano per defensine, copia polimorfismi numerici (CNPS) e polimorfismi a singolo nucleotide (SNP). numero di copie polimorfismo nel gene cluster α-defensine è associata a livello di espressione dei neutrofili [26, 27]. Bassa espressione di entrambi α - e beta-defensine sono associati a specifiche forme di malattia di Crohn e numero di copie a basso β-defensine aumenta la suscettibilità alla malattia di Crohn del colon [28, 29]. SNP multipli all'interno del DEFB1
gene [30-33] sono stati associati con rischi per la salute. impieghi precedenti nel nostro laboratorio ha dimostrato che un C → G SNP nel DEFB1
regione 5 'non tradotta (UTR) alla posizione -44 rispetto al sito proteina agosto iniziazione (rs1800972 SNP) è correlato con bassi livelli orali del comune lievito , Candida albicans
[34]. Questo SNP è anche associato con protezione dalla malattia polmonare ostruttiva cronica [35] e la trasmissione verticale dell'infezione da HIV [36-38], così come la malattia di Crohn [39]. Nella pelle questo SNP è associata con dermatite atopica [40] mentre l'alta numero di copie nel cluster gene β-defensine aumenta il rischio per la psoriasi [41].
L'obiettivo di questo studio è stato quello di esaminare l'associazione del DEFB1
-44 SNP e l'espressione di hBD1 nei cheratinociti orali. Abbiamo utilizzato due metodi indipendenti per valutare l'effetto di questo SNP sui livelli costitutivi di proteine ​​e /o l'espressione di mRNA e l'attività antimicrobica di estratti cellulari epiteliali. Abbiamo anche valutato l'associazione di questo SNP con l'espressione dei livelli costitutivi e indotti di hBD2 e hBD3 che sono codificati da geni localizzati in un cluster nei pressi del DEFB
1 gene sul cromosoma 8p22-23 [42]. I nostri risultati mostrano che il -44 SNP è associata ad aumentata espressione di hBD1 e hBD3 e che il DEFB1
-44 SNP ha un effetto complesso sull'espressione e inducibilità di più beta-defensine.
Metodi
umana orale cheratinociti (Hoks)
cheratinociti umani orali (Hoks) sono stati preparati da più donatori individuali secondo un protocollo approvato Università di Washington Institutional Review Board. cellule orali sono state ottenute e coltivate come precedentemente descritto [12]. In breve, le cellule epiteliali primarie da tessuto gengivale sono state coltivate in terreno di base dei cheratinociti (KBM, Cambrex Bioscience, Walkersville, MD) con mezzo di crescita dei cheratinociti (KGM) integratori a 0,03 mm Ca 2 + per tre passaggi, poi portata a 0,15 o mM o 0,6 mm Ca 2 + di indurre il differenziamento. Le cellule sono state raccolte per DNA o RNA dopo la crescita per ulteriori 48 ore e raccolte per proteica dopo 96 ore come descritto di seguito. Per le cellule culture indotte al 80% confluenza sono state stimolate con 100 concentrazione ng /ml finale di Escherichia coli
lipopolisaccaride (LPS) (Sigma, St. Louis, MO), PAM3CSK4 (Invitrogen, San Diego, CA), interleukin1β (IL1β , Cell Sciences, Canton, MA), TNF (Cell Sciences), e l'interferone-γ (IFNγ, Cell Sciences) per 18 ore a 0,15 mm Ca 2 poi raccolti per l'RNA, E. coli sierotipo
0127: LPS B8 è stato ulteriormente purificato mediante estrazione con fenolo come descritto in precedenza [43]
genotipizzazione
DNA genomico è stato estratto da Hoks (kit di tessuti DNeasy, Qiagen, Valencia, CA), e la concentrazione misurata dal NanoDrop assorbanza (. ThermoScientific, Wilmington, DE). UTR Il hBD1 5 'è stato sequenziato nel Dipartimento di Genome Sciences, University of Washington, per gentile concessione di Dr. Robert Livingston o polimorfico DNA Technologies Inc (Alameda, CA) utilizzando primer specifici per l'esone 1 (Tabella 1) .table 1 oligonucleotidi primer PCR utilizzati
Nome
Sequenza

Anneal. Temp.
Sequenziamento del DNA


HBD1 SEQ
AACTCTAGCAGGTACCAGAGCTTACCT
< td>
65

CTAACCTAGAAAACCAAACAGGAGGAG


DEFB1 SNEST

TGAGGCCATCTCAGACAAAA

65

GCTCCAGGCGTAAAGCTAAA



QPCR

efficienza Primer

HBD1
CACTTGGCCTTCCCTCTGTA
1.91

56

CGCCATGAGAACTTCCTACC


hBD2
GGAGCCCTTTCTGAATCCGCA
1.98
65

CCAGCCATCAGCCATGAGGGT


HBD3
GTGAAGCCTAGCAGCTATGAGGAT
1.68
60

TGATTCCTCCATGACCTGGAA


RPO
GCCTTGACCTTTTCAGCAAG
2.04
59

GCAGCATCTACAACCCTGAAG



Beta-actina
CTCTTCCAGCCTTCCTTCCT
1,75
63


AGCACTGTGTTGGCGTACAG


putativo RNA pieghevole
le caratteristiche pieghevoli hBD1 mRNA sono stati stimati utilizzando il programma MFOLD (Rensselaer Polytechnic Institute , Troy, NY) [44]
. plasmidi costruisce
Abbiamo preparato quattro costrutti contenenti gli aplotipi più comuni dei tre noti hBD1 5 'UTR SNP (-20, -44, -52) [31] (GenBank adesione n. U50930; rs 11362, 1.800.972, 1.799.946) a monte del gene cloramfenicolo acetiltransferasi (CAT) giornalista utilizzando il plasmide pc DNA3CAT (Invitrogen, Carlesbad, CA). Per i dettagli di costruzione plasmide vedono sui file 1. Un costrutto con UTR la CMV 5 'e un promoterless pGEM-NCMV sono stati creati e servito come controlli. pKTCAT è un plasmide reporter di promoterless CAT che contiene il CAT frammento BamHI-Hind III di pSV0 CAT clonato nei siti AatII-Hind III di pUCl8 [45]. pcDNA3CAT è un plasmide di controllo CAT positivo. I costrutti con gli aplotipi comuni sono stati: pGEM-ACG (-20 = A, -44 = C, -52 = G), pGEM-GCA e pGEM-GGG; una costruzione in più, pGEM-GCG, è stato anche preparato come un controllo diretto per pGEM-GGG, anche se questo aplotipo non è stata osservata nella popolazione generale [31].
cultura e trasfezioni cellulare
cellule COS-7 sono state coltivate e trasfettate come precedentemente descritto [46] usando Lipofectamine più reattivo (Invitrogen) a 20 ug /ml. Le cellule sono state trasfettate con 1 pg di ciascuno dei cinque costrutti pGEM, pcDNA3CAT o pKCAT (a pcDNA3CAT promoterless), e co-trasfettate con pSVβ-gal (Promega, Madison, WI) per consentire la normalizzazione di efficienza di trasfezione. Dopo 4 ore, il siero fetale bovino è stato aggiunto ad una concentrazione finale del 10%. Le cellule sono state raccolte dopo 48 ore.
Gatto e β-galattosidasi saggi
due metodi sono stati utilizzati per misurare l'espressione della proteina CAT giornalista, un saggio di attività enzimatica radioattivi e un test di immunoassorbimento enzimatico (ELISA) per la quantificazione delle proteine. Gli estratti proteici, preparati per protocollo del produttore in Reporter Lysis Buffer (Promega), sono stati utilizzati per il saggio di attività CAT e la β-galattosidasi ELISA assay (Promega). Per il saggio CAT enzima radioattivo, lisati cellulari sono stati preparati con cloramfenicolo (50 micron concentrazione finale) e 14C-butirril-coenzima A (8,3 pCi /mmol concentrazione finale) (Moravek Biochemicals, Brea, CA) e ha aggiunto a 4 ml Econofluor II liquido di scintillazione (PerkinElmer, Wellesley, MA) (5 ml di volume totale), come descritto da Neumann et al [47]. La radioattività trasferito al cloramfenicolo da CAT è stato contato per 0,5 min /tubo, e conta sono state ripetute ad intervalli di 45 min durante il periodo di test fino a quando i conteggi hanno raggiunto il plateau. CAT commerciale enzima (Promega) è servito come controllo positivo. attività CAT, come determinato sottraendo l'attività di campioni trasfettati finti (senza aggiunta di DNA), è stata normalizzata per -galattosidasi attività. proteine ​​CAT e β-galattosidasi sono stati quantificati tramite ELISA saggi (Roche Applied Science, Indianapolis, IN) secondo le istruzioni del produttore. proteine ​​CAT è stato normalizzato a beta-galattosidasi proteine. Entrambi i metodi per valutare l'espressione proteina reporter sono stati eseguiti in duplicato e ripetuti almeno tre volte. T-test di Student è stato utilizzato per analizzare i livelli di attività CAT tra l'pGEM-GGG -44 costrutto G e gli altri 5 'UTR -44 C contenenti costrutti. Il test di Wilcoxon rank-sum è stato utilizzato per analizzare le concentrazioni di proteine ​​CAT a causa di non normale distribuzione dei dati. Estrazione
RNA e real time PCR quantitativa (qPCR)
RNA totale è stato estratto dalle cellule HOK utilizzando il kit RNeasy Mini (Qiagen, Valencia, CA). La trascrizione inversa è stata effettuata con 500 ng HOK RNA utilizzando il kit RETROscript (Ambion, Austin, TX) con primer oligo (dt) secondo il protocollo del produttore. La miscela di reazione conteneva 250 nM oligo (dT) primer, 10 mM deossinucleoside mix trifosfato, 50 U di trascrittasi inversa e 13 U di inibitore RNasi, e buffer. QPCR amplificazione del cDNA risultante è stata effettuata per hBD1, hBD2, hBD3, beta-actina, e il ribophosphoprotein gene housekeeping, RPO. La tabella 1 elenca i primer utilizzati. QPCR è stata eseguita in un MyiQ iCycler (Bio-Rad, Hercules, CA) utilizzando l'iQ SYBR ® Verde Super Mix (Bio-Rad). Melt analisi delle curve confermato che il segnale è stato generato dal prodotto di amplificazione previsto. I cicli di soglia per il livello di rilevamento di hBD1, hBD2, hBD3, e beta-actina sono stati normalizzati per la RPO gene housekeeping e confrontati tra linee cellulari con tre genotipi del -44 SNP (CC, CG, e GG). Il cambiamento pieghevole relativo è stato calcolato con il metodo Pfaffl [48]. Poiché questo metodo richiede uno standard per il confronto, abbiamo usato un riferimento costituito da mRNA in pool da 4 donatori HOK selezionati in modo casuale e combinati come una linea di base per l'intero studio. I risultati sono espressi come il relativo cambiamento di piegatura per ogni mRNA da singoli genotipi rispetto a questo combinato di riferimento al basale RNA. Messenger dati di espressione di RNA sono stati di log-trasformati a causa della non-normale distribuzione dei dati.
Test antimicrobici
epiteliali estratti proteici delle cellule per ELISA e saggi microbici sono stati preparati da colture di cellule in triplicato post-confluenti coltivate in piastre da 24 pozzetti. Le colture sono state lavate con PBS ed estratti con tampone di ghiaccio estrazione a freddo (50 mM Tris, pH 7,4, 5 mM EGTA, 150 mM NaCl, 1% Triton X-100 contenente inibitori delle proteasi (inibitore tablet 1 mini-proteasi (Roche Applied Science) per 7 ml di tampone) con un totale di 100 microlitri e conservato in aliquote. proteina totale HOK è stata misurata usando il saggio BCA (Pierce Biotechnology, Inc. Rockford, iL).
hBD-3 peptide in estratti HOK stata determinata mediante ELISA ( Peprotech, Rocky Hill, NJ) utilizzando il coniglio anti-hBD-3 secondo procedura. Gli estratti proteici del produttore sono stati diluiti 1/20 e standard di hBD-3 peptide (Peprotech) è stato diluito in modo che la concentrazione di buffer era equivalente a campione e diluizioni peptidi normali
. saggio di diffusione radiale per l'inibizione della crescita batterica è stato modificato dalla procedura descritta da Lehrer e collaboratori [49]. in breve, Gram positivi Staphylococcus epidermidis
UW3 [50] è stato coltivato a fase di mid-log e centrifugato, lavate e risospese in tampone fosfato 10 mM, pH 7,4. Batteri (4 × 10 6) sono stati aggiunti a 10 ml 1% agarosio LMP (Invitrogen) contenente 1% di brodo Todd Hewitt, 10 mM tampone fosfato, pH 7.4 e versato in un quadrato piatto Petri. Tre pozzi sono stati perforati mm e 4 ml peptide di controllo o di estratto proteico HOK contenente 4 mg di proteine ​​aggiunto per bene. Le piastre sono state incubate per 3 ore a 37 ° C per consentire campione da assorbito nel agarosio, è stato aggiunto poi dieci ml nutrienti agarosio overlay (1% agarosio con 200% brodo Todd Hewitt) e le piastre incubate a 37 ° C durante la notte. Le piastre sono state fissate con 10 ml di soluzione al 5% acido acetico /25% di metanolo, immagini digitalizzate sono state ottenute utilizzando una telecamera CCD (Alpha Innotech, San Leandro, CA), e il cerchio della compensazione misurata con NIH ImageJ 1.38 u software http: //RSB. info. NIH. gov /IJ /. Le misurazioni sono state effettuate in cieco. Triplicato estratti proteici HOK sono stati testati in duplicato. I risultati sono stati analizzati confrontando l'area della zona di compensazione meno l'area del pozzetto per ogni campione. Analisi statistica
differenze nell'espressione di mRNA e l'attività antimicrobica di dosaggio diffusione radiale tra i tre gruppi -44 genotipo SNP erano analizzato analisi della varianza ad una via (ANOVA). Ulteriori test è stato eseguito su singoli gruppi con il metodo di Dunnett T3 [51], che non si assume varianze uguali. Per tutti i confronti p ≤ 0.05 è stato
considerato statisticamente significativo. Risultati
Il -44 SNP colpisce la struttura prevista della DEFB1
5 'UTR
Il DEFB1
5' UTR contiene il -44 sito SNP (rs1800972), così come due SNPs supplementari (-20, -52, rs11362 e rs1799946). Per vedere se questi SNP hanno un effetto sulla struttura secondaria dell'mRNA il modello pieghevole previsto e energia libera di Gibbs sono stati calcolati da MFOLD [44] per hBD1 mRNA con la sequenza comuni varianti o aplotipi (Figura 1). La struttura secondaria putativo per la DEFB1
5 'UTR contenente i due aplotipi più comuni, GCA (-52, -44, -20) (Figura 1) e ACG (non mostrato), visualizza sito -44 sui cicli esposti , ma questo sito è sepolto nel naturale aplotipo GGG che ha l'allele -44 G (Figura 1). Il sito è anche un loop esposto nel aplotipo GCG (non mostrato), che è stato progettato come un controllo diretto per la sequenza aplotipo GGG, ma non è stata osservata nelle popolazioni analizzate nel nostro laboratorio. Queste caratteristiche strutturali putativi ci ha portato a testare il DEFB1
5 'UTR per gli effetti sulla espressione della proteina giornalista in una struttura secondaria sistema modello figura 1 putativo per la 5' UTR di DEFB1 mRNA. Due dei quattro aplotipi (-52, -44, -20 siti SNP) utilizzati nella CAT costruisce come calcolato e disegnato dal programma MFOLD Quikfold. Le posizioni dei siti SNP vengono inscatolati ed i -44 siti SNP sono mostrati in caselle rosse. Si noti che il sito -44 SNP nella aplotipo GGG è in una struttura ibrida stelo. Al contrario, come rappresentato dalla struttura GCA mostrato, l'-44 sito SNP è in un ciclo o configurazione non ibridato negli altri tre aplotipi. strutture putativi simili sono stati ottenuti in tre prove separate. Sono stati valutati strutture secondarie con il DeltaG più basso (G = energia libera di Gibbs). I valori DeltaG sono: GCA = -13.5, GCG = -12.8, ACG = -10.5, GGG = -13,9
I -44 SNP G risultati allele in una maggiore espressione della proteina giornalista in vitro
L'effetto della DEFB1.
-44 G allele sull'espressione genica è stata valutata in cellule COS-7 utilizzando costrutti contenenti diversi aplotipi del DEFB1
5 'UTR fuso al gene CAT giornalista (Figura 2A). Due diversi saggi hanno mostrato una maggiore espressione CAT per il pGEM-GGG costrutto che porta la G allele -44. attività enzimatica CAT è stata 1,7 volte (p & lt; 0,01) maggiore con pGEM-GGG CAT rispetto a quella osservata con pGEM-GCA e pGEM-GCG. E 'stato anche maggiore (1,5 volte, p = 0,01) rispetto al pGEM-ACG costrutto (Figura 2B). Analogamente, l'espressione della proteina CAT come misurato mediante ELISA mostrato che pGEM-GGG aveva la più alta espressione in cellule COS-7 rispetto al pGEM-GCA (2,8 volte maggiore, p = 0,001), pGEM-GCG (1,6 volte maggiore, p = 0,036) e pGEM-ACG (1,5 volte maggiore, p = 0,047) (Figura 2C). Quindi, da entrambi i saggi, espressione della proteina CAT è significativamente aumentata nelle cellule esprimenti l'allele -44 G nel contesto del naturalmente osservato 5 'UTR aplotipo, GGG, rispetto ai due aplotipi più comuni con l'allele -44 C, ACG e GCA. l'espressione della proteina Reporter in cellule trasfettate con l'aplotipo GGG era anche significativamente superiore al costrutto GCG, la diretta 5 'UTR di controllo, dimostrando che il -44 G allele solo influenze espressione del gene reporter. Figura 2 Effetto della 5 'UTR aplotipo sull'espressione della proteina giornalista. Rappresentazione schematica A. di costrutti genici giornalista; dettagli di costruzione forniti in Metodi e supplementari file 1. Le frecce indicano i siti SNP in UTR hBD1 5 '. le frecce indicano Bent senso della traduzione. Luce barre grigie rappresentano 5 'UTR. Costruire nomi sono indicati a sinistra, gli aplotipi SNP comprendono l'ultima parte del nome. B. e C. espressione CAT in cellule COS-7 transitoriamente trasfettate con costrutti contenenti hBD1 (o CMV) 5 'UTR. espressione CAT è normalizzata al beta-galattosidasi. Attività (B) CAT determinato tramite test attività enzimatica radioattivi. Mock transfettate (senza DNA aggiunto) valori CAT sono stati sottratti e l'attività CAT è stata normalizzata al beta-galattosidasi attività ottenute con il metodo ELISA saggio di attività enzimatica. (C) La quantità di proteine ​​CAT è stata misurata mediante un ELISA a base di anticorpi e proteine ​​normalizzato al ß-galattosidasi. barre nere in B e C rappresentano costrutti contenenti UTR hBD1 5 'con l'allele G -44. I valori indicati sono medie e errori standard da 3 o più esperimenti. differenze statisticamente significative sono indicati con un asterisco rispetto ai pGEM-GGG. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0,01; *** P & lt; 0.001.
Genotipizzazione dei cheratinociti umani primari e associazione del -44 SNP con l'espressione di mRNA hBD1
Per esaminare l'effetto della DEFB1
-44 SNP nel contesto dell'intero gene, cheratinociti umani (HOK) da ventiquattro donatori indipendenti sono stati valutati per la DEFB1
sequenza di esone 1. Sedici linee cellulari erano omozigote nel sito -44 per l'allele comune, C; sei erano eterozigoti in questo sito; e due erano omozigoti per l'allele -44 G (figura 3). La frequenza allele osservato per l'allele -44 G (0,21) è vicino a quello riportato in precedenza [30, 31]. Frequenza del genotipo GG nella popolazione è previsto per essere 4% sulla base di Hardy Weinberg, quindi abbiamo avuto la fortuna di individuare il genotipo GG in due donatori. Tutti Hoks con una o più copie con la G allele -44 avevano un genotipo coerente con l'aplotipo GGG per il -52, -44, -20 SNPs in conformità con la nostra precedente relazione [31]. Figura 3 genotipi in siti DEFB1 5'UTR SNP provenienti da 24 donatori cheratinociti. Quei campioni che sono stati utilizzati per ulteriori studi sono indicate da *.
Dodici delle linee donatori HOK che rappresentano i tre genotipi -44, 5 CC, 5 CG e 2 GG, sono stati ulteriormente valutati per mRNA e attività antimicrobica. Data la piccola dimensione del campione disponibile e bassa potenza per mostrare le differenze tra i gruppi, i test statistici non ci si aspettava di dare risultati definitivi. Tuttavia, perché ogni linea di cellule del donatore è stato analizzato in triplice copia e alcune differenze erano grandi, siamo stati in grado di dimostrare differenze statisticamente significative tra i gruppi per diverse variabili. espressione HBD1 mRNA era significativamente maggiore in quelle cellule con il genotipo GG rispetto al omozigote comune allele C in Hoks coltivate sia 0,15 mM (p = 0,021) e 0,6 mM di calcio (p = 0,023) e alla eterozigotica genotipo CG (p = 0.024; p = 0.003 a 0,15 mm e 0,6 mm di calcio) (Figura 4A). Così, anche se il nostro campione del genotipo GG è piccolo, le cellule con questo genotipo hanno significativamente maggiore costitutiva espressione hBD1 mRNA. Al contrario, i livelli di mRNA di beta-actina non erano correlate con genotipo (non mostrati). Figura 4 Associazione costitutiva espressione genica antimicrobico con il DEFB1 -44 SNP genotipo. cDNA è stata fatta da cheratinociti primari da 12 donatori coltivate in 0,15 mm Ca2 + (a sinistra) o 0,6 mm Ca2 + (a destra). QPCR amplificazione del cDNA per hBD1 (A) e hBD3 (B) e la RPO gene housekeeping è stata eseguita. Tutti i dati sono stati normalizzati per il gene housekeeping e confrontati con un cDNA riferimento separato. I dati presentati sono log2 trasformati e rappresentano 3 repliche per ciascuna linea cellulare con reazioni QPCR duplicati. La media e std. dev. per ogni gruppo viene mostrato. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0.01.
Effetti del -44 SNP a livello costitutivo della hBD2 e hBD3
Il livello di hBD2 e hBD3 mRNA sono stati determinati per identificare i possibili effetti della DEFB1
-44 SNP su altri geni beta-defensine nel cluster defensin cromosoma 8p. Poiché le colture non sono stati esposti a citochine o prodotti batterici, questi valori rappresentano il livello costitutivo degli mRNA. espressione hBD2 mRNA non era significativamente correlata con la DEFB1
-44 SNP in entrambe le condizioni di crescita (p = 0.570, p = 0,577) (non mostrato). Sorprendentemente, abbiamo trovato una correlazione significativa con l'DEFB1
-44 SNP e l'espressione di mRNA hBD3 in entrambe le condizioni di crescita (Figura 4B). L'espressione di hBD3 aumentata con l'allele G -44 (CC & lt; CG & lt; GG). Hoks con il genotipo GG cresciuto in 0,15 mm di calcio aveva un livello medio di hBD3 mRNA 18 volte maggiore rispetto a quelli con genotipo CC (p = 0,011). In 0,6 Hoks calcio mm con il genotipo GG ha avuto 16 volte maggiore espressione relativa di hBD3 rispetto a quelli con genotipo CC (p = 0,002). In entrambe le condizioni di crescita espressione hBD3 mRNA nel gruppo omozigote GG era significativamente differente dal gruppo eterozigotica genotipo CG. Questi risultati suggeriscono che il -44 G allele in DEFB1
è associato ad una maggiore espressione di mRNA hBD3.
Abbiamo anche valutato l'effetto della DEFB1
-44 SNP sull'espressione peptide hBD3 mediante test ELISA (reagenti non erano efficaci disponibile per hBD1 e hBD2). Hoks con il genotipo GG aveva un livello mediano di hBD3 peptide a due volte superiori rispetto a quelli con il CC genotipo (ANOVA p = 0,014), ma questo non era statisticamente significativa in un'ulteriore contabilità analisi per varianze ineguali tra i gruppi a causa delle dimensioni piccolo campione (non mostrato).
attività antimicrobica è aumentato in Hoks con il -44 G allele
un saggio di diffusione radiale è stato utilizzato per testare attività antimicrobica complessivo di HOK estratti utilizzando Staphylococcus epidermidis
UW3, un commensale Gram-positivi organismo pelle che è stato precedentemente dimostrato di essere sensibili alle hBD1 (i nostri risultati non pubblicati), così come hBD3 [52]. L'area media della compensazione aumentata con l'allele -44 G (CC & lt; CG & lt; GG) e estratti di cellule con il genotipo GG ha dimostrato significativamente maggiori zone di compensazione rispetto a quelli con genotipo CC (p = 0,04) (Figura 5). Figura 5 Associazione del DEFB1 -44 SNP genotipo con una maggiore attività antimicrobica costitutiva. lisati cellulari totali preparati da cheratinociti coltivati ​​(4 proteine ​​mg) sono stati aggiunti alla agarosio solidificato contenente S. epidermidis
. L'area di compensazione in piazza mm. meno l'area del pozzo è stato calcolato e risultati confrontati con genotipo. I dati rappresentano 3 repliche di ciascuna linea cellulare e il test è stato eseguito in duplicato. I dati sono di log trasformato e la media e std. dev. sono mostrati.
interferone-gamma livelli indotti di hBD1 e hBD3 mRNA sono correlati con genotipo
livelli indotta hBD1, hBD2, e hBD3 sono stati valutati in Hoks dalle dodici donatori (5 CC, 5 CG, 2 GG) in presenza di LPS e PAM3CSK4, ligandi per TLR4 e TLR2 rispettivamente, così come, IL1β, TNFa, e IFNγ. HBD1, hBD2 e hBD3 mRNA non erano sovraregolati da LPS o PAM3CSK4, come anticipato. TNF e IL1β indotta hBD2 in quantità altamente variabili nei diversi donatori di cellule, non correlati con il genotipo, ma ha avuto poco effetto di hBD1 e hBD3 mRNA (non mostrato). Al contrario, la stimolazione IFNγ provocato significativa upregulation di entrambi hBD1 (p = 0,02) e hBD3 mRNA (p = 0,005) che è stata correlata con il genotipo con il genotipo comune -44 CC media di 12 volte e aumento di 100 volte rispetto ai livelli non indotte, rispettivamente (Figura 6). Figura 6 Associazione del DEFB1 -44 SNP genotipo con l'espressione hBD1 e hBD3 mRNA in Hoks indotte con IFNγ. QPCR è stato condotto come in Figura 4. Log trasformato media e std. dev. sono mostrati. Nota aumento hBD1 e hBD3 mRNA nel genotipo CC. I dati rappresentano 2-3 repliche da ciascuna linea cellulare con PCR duplicati
. Discussione
peptidi antimicrobici svolgono un ruolo importante nell'ambito delle mucose e della pelle immunità innata. Pertanto, la variazione genetica che si traduce in un'espressione peptide alterata può influenzare la suscettibilità alle infezioni. Qui, dimostriamo che il DEFB1
-44 G allele è associata ad un aumento dell'espressione costitutiva di entrambi hBD1 e hBD3 mRNA, con una maggiore attività antimicrobica nei cheratinociti orali, e con una maggiore espressione della proteina giornalista in cellule trasfettate, suggerendo che il genotipo GG si traduce in una maggiore trascrizione del DEFB1
gene o con una maggiore eventi post-trascrizionali. Dimostriamo anche la prima prova di una relazione significativa tra il -44 SNP nella DEFB1
gene con l'espressione di DEFB103
gene che codifica per hBD3 nel cluster genico nelle vicinanze. Il test funzionale antimicrobico supporta anche una maggiore espressione del peptide in estratti di cheratinociti. Questo test non è specifico per hBD1 ma potrebbe essere il risultato di un aumento dell'espressione di altre defensine compreso un maggiore livello di hBD3 peptide. I risultati del nostro sistema modello, così come i dati di espressione dei cheratinociti dimostrano che il DEFB1
SNP -44 G allele è associata ad un aumento dell'espressione peptidi antimicrobici costitutiva e la funzione. Così, nel contesto dei geni beta-defensine, il -44 SNP è associata ad una diretta cis
effetto sull'espressione di hBD1 e un effetto indiretto sulla espressione hBD3. Insieme, questi risultati suggeriscono un meccanismo che sostiene studi genetici che hanno dimostrato una correlazione tra la DEFB1
5 'UTR -44 SNP G allele e la protezione da vari tipi di infezione [34-36, 39]. L'approccio
Tutti gli autori hanno letto e approvato il manoscritto finale.