Biopolym. Cell. 2015; 31(5):351-361.
http://dx.doi.org/10.7124/bc.0008F7
Геноміка, транскриптоміка та протеоміка
Експресія генів, продукти яких задіяні в ІСГілюванні, в печінці щурів, що регенерує
1Куклін А. В., 2Полєжаєва Т. О., 2Жирякова І. О., 3Огризько В. В., 1Оболенська М. Ю.
  1. Інститут молекулярної біології і генетики НАН України
    Вул. Академіка Заболотного, 150, Київ, Україна, 03680
  2. Навчально-науковий центр «Інститут біології»
    Київського національного університету імені Тараса Шевченка
    вул. Володимирська, 64/13, Київ, Україна, 01601
  3. Інститут Густава Русі
    вул. Едуарда Вальян, 114, Вільжюіф, Франція, 94805

Abstract

Наші нещодавні дослідження показали, що на ранньому етапі відновлювального процесу активується синтез інтерферону α (IFNα), цитокина вродженого імунітету. Роль IFNα в процесі відновлення печінки поки що не з’ясована. Мета. Проаналізувати експресію класичних інтерферон-стимульованих генів (ІСГ), Ube1l, Ube2l6, Trim25, Usp18 і Isg15, в печінці під час її переходу від стану спокою до проліферації у відповідь на часткову гепатектомію й під час реакції гострої фази після лапаротомії. Ці гени відповідають за посттрансляційну модифікацію білків шляхом ІСГілювання. Рівень експресії генів, які кодують 18S рРНК і транскрипційний фактор TBP, що зв’язується з TATA-боксом, використали в якості непрямого показника інтенсивності трансляції і транскрипції. Методи. Концентрацію індивідуальних РНК визначали в тотальній РНК печінки методом зворотної транскрипції і ланцюгової полімеризації в реальному часі. Результати. Часткова гепатектомія викликає поступове підвищення експресії генів Tbp і 18S rRNA впродовж 12 год. після операції і зниження експресії генів ІСГілювання впродовж перших трьох годин з наступним незначним підвищенням до 12 год. Рівень Isg15 транскриптів залишається зниженим впродовж всього періоду дослідження. Лапаротомія викликає поступове зниження експресії генів Tbp і 18S rRNA і виражене підвищення концентрації транскриптів генів ІСГілювання на першому етапі (1–3 год.), що змінюється різким зниженням до 6-ої год. з наступним незначним підвищенням/зниженням до 12-ої год. Зміни в рівні транскриптів гена Ifnα і генів системи ІСГілювання носять протилежний характер на кожній із стадій відповіді печінки на часткову гепатектомію і лапаротомію. Висновки. Припускаємо, що експресія генів, які задіяні в процесі ІСГілювання, не залежить від експресії гена Ifnα. Використані «показники» активності транскрипції, трансляції і посттрансляційної модифікації білків шляхом ІСГілювання принципово відрізняються між двома реакціями відповіді печінки на часткову гепатектомію і лапаротомію, що свідчить про специфічність реакцій вродженого імунітету.
Keywords: Інтерферон α, ІСГілювання, регенерація печінки, реакція гострої фази
Повний текст: (PDF, англійською)

References

[1] Obolenskaya MYu, Bernauer H, Tran-Thi T-A, Decker K. Levels of RNA for TNF-α and receptors during the prereplicative period of liver regeneration. Biopolym Cell. 1994;10(5):68–77.
[2] Decker KF, Obolenskaya MY. Cytokines, nitric oxide synthesis and liver regeneration. J Gastroenterol Hepatol. 1995;10 Suppl 1:S12-7.
[3] Obolenskaya MYu. Cytokines and liver regeneration. EOS. 1997; 17(2):51–8.
[4] Obolenskaya MYu. Signalling molecules in regenerating liver. Biopolym Cell. 1998;14(3):210–22.
[5] Akerman P, Cote P, Yang SQ, McClain C, Nelson S, Bagby GJ, Diehl AM. Antibodies to tumor necrosis factor-alpha inhibit liver regeneration after partial hepatectomy. Am J Physiol. 1992;263(4 Pt 1):G579-85.
[6] Cressman DE, Greenbaum LE, DeAngelis RA, Ciliberto G, Furth EE, Poli V, Taub R. Liver failure and defective hepatocyte regeneration in interleukin-6-deficient mice. Science. 1996;274(5291):1379-83.
[7] Yamada Y, Kirillova I, Peschon JJ, Fausto N. Initiation of liver growth by tumor necrosis factor: deficient liver regeneration in mice lacking type I tumor necrosis factor receptor. Proc Natl Acad Sci U S A. 1997;94(4):1441-6.
[8] Fujita J, Marino MW, Wada H, Jungbluth AA, Mackrell PJ, Rivadeneira DE, Stapleton PP, Daly JM. Effect of TNF gene depletion on liver regeneration after partial hepatectomy in mice. Surgery. 2001;129(1):48-54.
[9] Markiewski MM, DeAngelis RA, Lambris JD. Liver inflammation and regeneration: two distinct biological phenomena or parallel pathophysiologic processes? Mol Immunol. 2006;43(1-2):45-56.
[10] Hosoya S, Ikejima K, Takeda K, Arai K, Ishikawa S, Yamagata H, Aoyama T, Kon K, Yamashina S, Watanabe S. Innate immune responses involving natural killer and natural killer T cells promote liver regeneration after partial hepatectomy in mice. Am J Physiol Gastrointest Liver Physiol. 2013;304(3):G293-9.
[11] Iimuro Y, Fujimoto J. TLRs, NF-κB, JNK, and Liver Regeneration. Gastroenterol Res Pract. 2010;2010. pii: 598109.
[12] Michalopoulos GK, DeFrances M. Liver regeneration. Adv Biochem Eng Biotechnol. 2005;93:101-34.
[13] Riehle KJ, Dan YY, Campbell JS, Fausto N. New concepts in liver regeneration. J Gastroenterol Hepatol. 2011;26 Suppl 1:203-12.
[14] Fausto N, Campbell JS, Riehle KJ. Liver regeneration. J Hepatol. 2012;57(3):692-4.
[15] Perepelyuk MM, Fedorchenko DB, Rybalko SL, Obolenskaya MYu. Interferon α expression in the rat liver after partial hepatectomy. Biopolym Cell. 2006;22(4):276–82.
[16] Perepelyuk MM, Kuklin AV, Shcherba IaV, Tokovenko BT, Makogon NV, Gogler A, Szala S, Obolenskaya MYu. Interferon α and protein kinase R during rat liver restoration after partial hepatectomy. Biopolym Cell. 2009;25(2):145–9.
[17] Han H, Zhang L, Xu C. Effects of the pathogen infection-related genes on rat liver regeneration following 2. 3 hepatectomy. Life Sci J. 2007; 4(2):50–5.
[18] Chen X, Xu C, Zhang F, Ma J. Microarray approach reveals the relevance of interferon signaling pathways with rat liver restoration post 2/3 hepatectomy at cellular level. J Interferon Cytokine Res. 2010;30(7):525-39.
[19] Batusic DS, von Bargen A, Blaschke S, Dudas J, Ramadori G. Different physiology of interferon-α/-γ in models of liver regeneration in the rat. Histochem Cell Biol. 2011;136(2):131-44.
[20] Vaquero J, Riehle KJ, Fausto N, Campbell JS. Liver Regeneration after partial hepatectomy is not impaired in mice with double deficiency of Myd88 and IFNAR genes. Gastroenterol Res Pract. 2011;2011:727403.
[21] Sen GC, Sarkar SN. The interferon-stimulated genes: targets of direct signaling by interferons, double-stranded RNA, and viruses. Curr Top Microbiol Immunol. 2007;316:233-50.
[22] Zhang D, Zhang DE. Interferon-stimulated gene 15 and the protein ISGylation system. J Interferon Cytokine Res. 2011;31(1):119-30.
[23] Jeon YJ, Yoo HM, Chung CH. ISG15 and immune diseases. Biochim Biophys Acta. 2010;1802(5):485-96.
[24] Ciechanover A. Intracellular protein degradation: from a vague idea thru the lysosome and the ubiquitin-proteasome system and onto human diseases and drug targeting. Cell Death Differ. 2005;12(9):1178-90.
[25] Yuan W, Krug RM. Influenza B virus NS1 protein inhibits conjugation of the interferon (IFN)-induced ubiquitin-like ISG15 protein. EMBO J. 2001;20(3):362-71.
[26] Zhao C, Beaudenon SL, Kelley ML, Waddell MB, Yuan W, Schulman BA, Huibregtse JM, Krug RM. The UbcH8 ubiquitin E2 enzyme is also the E2 enzyme for ISG15, an IFN-alpha/beta-induced ubiquitin-like protein. Proc Natl Acad Sci U S A. 2004;101(20):7578-82.
[27] Takeuchi T, Iwahara S, Saeki Y, Sasajima H, Yokosawa H. Link between the ubiquitin conjugation system and the ISG15 conjugation system: ISG15 conjugation to the UbcH6 ubiquitin E2 enzyme. J Biochem. 2005;138(6):711-9.
[28] Durfee LA, Kelley ML, Huibregtse JM. The basis for selective E1-E2 interactions in the ISG15 conjugation system. J Biol Chem. 2008;283(35):23895-902.
[29] Inoue S, Urano T, Ogawa S, Saito T, Orimo A, Hosoi T, Ouchi Y, Muramatsu M. Molecular cloning of rat efp: expression and regulation in primary osteoblasts. Biochem Biophys Res Commun. 1999;261(2):412-8.
[30] Malakhov MP, Malakhova OA, Kim KI, Ritchie KJ, Zhang DE. UBP43 (USP18) specifically removes ISG15 from conjugated proteins. J Biol Chem. 2002;277(12):9976-81.
[31] Higgins GM, Anderson RM. Experimental pathology of the liver I. Restoration of the liver of white rat following partial surgical removal. Arch Pathol. 1931; 12:186–202.
[32] Rio DC, Ares M Jr, Hannon GJ, Nilsen TW. Removal of DNA from RNA. Cold Spring Harb Protoc. 2010;2010(6):pdb.prot5443.
[33] Webber EM, Godowski PJ, Fausto N. In vivo response of hepatocytes to growth factors requires an initial priming stimulus. Hepatology. 1994;19(2):489-97.
[34] Fausto N. Liver regeneration. J Hepatol. 2000;32(1 Suppl):19-31.
[35] Baumann H, Gauldie J. The acute phase response. Immunol Today. 1994;15(2):74-80.
[36] Cray C, Zaias J, Altman NH. Acute phase response in animals: a review. Comp Med. 2009;59(6):517-26.
[37] Basehoar AD, Zanton SJ, Pugh BF. Identification and distinct regulation of yeast TATA box-containing genes. Cell. 2004;116(5):699-709.
[38] Huisinga KL, Pugh BF. A genome-wide housekeeping role for TFIID and a highly regulated stress-related role for SAGA in Saccharomyces cerevisiae. Mol Cell. 2004;13(4):573-85.
[39] Moshonov S, Elfakess R, Golan-Mashiach M, Sinvani H, Dikstein R. Links between core promoter and basic gene features influence gene expression. BMC Genomics. 2008;9:92.
[40] Han HW, Bae SH, Jung YH, Kim JH, Moon J. Genome-wide characterization of the relationship between essential and TATA-containing genes. FEBS Lett. 2013;587(5):444-51.
[41] Obolenskaia MIu, Gerasimova TB, Bilich KM, Platonov OM. [Intracellular distribution of newly formed hepatocyte RNA in the 1st hours following partial hepatectomy]. Tsitol Genet. 1987;21(5):376-82.
[42] Chaudhuri S, Lieberman I. Control of ribosome syntesis in normal and regenerating liver. J Biol Chem. 1968;243(1):29-33.
[43] Dabeva MD, Dudov KP. Transcriptional control of ribosome production in regenerating rat liver. Biochem J. 1982;208(1):101-8.
[44] Huang J, Rudnick DA. Elucidating the metabolic regulation of liver regeneration. Am J Pathol. 2014;184(2):309-21.
[45] Kuklin A, Tokovenko B, Makogon N, Oczko-Wojciechowska M, Jarząb B, Obolenskaya M. Hepatocytes response to interferon alpha levels recorded after liver resection. J Interferon Cytokine Res. 2014;34(2):90-9.
[46] Sen GC, Sarkar SN. The interferon-stimulated genes: targets of direct signaling by interferons, double-stranded RNA, and viruses. Curr Top Microbiol Immunol. 2007;316:233-50.
[47] Shi HX, Yang K, Liu X, Liu XY, Wei B, Shan YF, Zhu LH, Wang C. Positive regulation of interferon regulatory factor 3 activation by Herc5 via ISG15 modification. Mol Cell Biol. 2010;30(10):2424-36.
[48] Feng Q, Sekula D, Guo Y, Liu X, Black CC, Galimberti F, Shah SJ, Sempere LF, Memoli V, Andersen JB, Hassel BA, Dragnev K, Dmitrovsky E. UBE1L causes lung cancer growth suppression by targeting cyclin D1. Mol Cancer Ther. 2008;7(12):3780-8.
[49] Urano T, Saito T, Tsukui T, Fujita M, Hosoi T, Muramatsu M, Ouchi Y, Inoue S. Efp targets 14-3-3 sigma for proteolysis and promotes breast tumour growth. Nature. 2002;417(6891):871-5.
[50] Okumura F, Zou W, Zhang DE. ISG15 modification of the eIF4E cognate 4EHP enhances cap structure-binding activity of 4EHP. Genes Dev. 2007;21(3):255-60.
[51] Zhang X, Bogunovic D, Payelle-Brogard B, Francois-Newton V, Speer SD, Yuan C, Volpi S, Li Z, Sanal O, Mansouri D, Tezcan I, Rice GI, Chen C, Mansouri N, Mahdaviani SA, Itan Y, Boisson B, Okada S, Zeng L, Wang X, Jiang H, Liu W, Han T, Liu D, Ma T, Wang B, Liu M, Liu JY, Wang QK, Yalnizoglu D, Radoshevich L, Uzé G, Gros P, Rozenberg F, Zhang SY, Jouanguy E, Bustamante J, García-Sastre A, Abel L, Lebon P, Notarangelo LD, Crow YJ, Boisson-Dupuis S, Casanova JL, Pellegrini S. Human intracellular ISG15 prevents interferon-α/β over-amplification and auto-inflammation. Nature. 2015;517(7532):89-93.
[52] Schneider WM, Chevillotte MD, Rice CM. Interferon-stimulated genes: a complex web of host defenses. Annu Rev Immunol. 2014;32:513-45.