Salud Dental > Los problemas orales > Salud dental > Asociación de un polimorfismo genético (-44 C /G SNP) en el gen humano DEFB1 con la expresión y la inducibilidad de múltiples beta-defensinas en keratinocytes

Asociación de un polimorfismo genético (-44 C /G SNP) en el gen humano DEFB1 con la expresión y la inducibilidad de múltiples beta-defensinas en keratinocytes

 
gingival
Abstract
Antecedentes
beta-defensinas Humanos (hBDs) son antimicrobianos Los péptidos con un papel en la defensa inmune innata. Nuestro laboratorio demostró previamente que un polimorfismo de un solo nucleótido (SNP) en la región no traducida 5 'del gen HBD1 (DEFB1
), denota -44 (rs1800972), se correlaciona con la protección contra la candidiasis oral
. Debido a que este SNP altera la estructura mRNA putativo, la hipótesis de que altera la expresión HBD1.
Métodos
Transfección de construcciones de reportero y evaluación de la actividad antimicrobiana y los niveles de expresión de mRNA en los queratinocitos de múltiples donantes se utilizaron para evaluar el efecto de este SNP sobre los niveles constitutivos e inducidos de expresión.
resultados
transfección de construcciones de reportero CAT que contienen la región no traducida 5 'mostró que el alelo G -44 produjo un aumento de 2 veces en la proteína CAT en comparación con otros haplotipos comunes que sugieren una cis
efecto sobre la transcripción o traducción. El nivel constitutivo HBD1 mRNA en los queratinocitos orales humanos fue significativamente mayor en las células de los donantes con el genotipo GG -44 comparación con aquellos con el genotipo CC común. Sorprendentemente, el nivel de mRNA hBD3 así como la actividad antimicrobiana de extractos de queratinocitos también se correlacionó con el alelo G -44. niveles inducidos de HBD1, hBD2, hBD3 y mRNA fueron evaluados en los queratinocitos estimulados con Toll-like receptor 2 y 4 ligandos, la interleucina-1β, TNF, e interferón-γ (IFN). En contraste con los niveles de expresión constitutivos, los queratinocitos inducida por IFN HBD1 y ARNm hBD3 expresión fue significativamente mayor en las células con el genotipo CC común, pero no había una correlación clara del genotipo con la expresión hBD2.
Conclusión México La DEFB1
-44 G alelo está asociado con un aumento en la actividad antimicrobiana global constitutiva y expresión de HBD1 y hBD3 de una manera que es consistente con la protección contra la candidiasis, mientras que el alelo C más común se asocia con IFN inducibilidad de estas beta-defensinas y es probable que sea más protector en condiciones que mejoran IFN expresión tal como periodontitis crónica. Estos resultados sugieren una relación compleja entre la genética y la expresión de defensinas que pueden influir en la salud periodontal y la respuesta inmune innata
material complementario Electrónico
La versión en línea de este artículo (doi:.. 10 1186 /1472-6831-9 -21) contiene material suplementario, que está disponible para los usuarios autorizados.
Antecedentes
la salud de las superficies mucosas, la cavidad oral, y la piel se mantiene por un equilibrio complejo entre los comensales y patógenos organismos y las defensas del huésped [1- 4]. Las células epiteliales expresan múltiples péptidos antimicrobianos que actúan como una primera línea de defensa y ayudan a mantener el equilibrio en estos microbios (revisados ​​por Dale y Fredericks [5]). Además de funcionar como agentes antimicrobianos, estos péptidos tienen propiedades inmunomoduladoras y sirven de enlace entre los sistemas inmunes innatas y adquiridas. Por ejemplo, las beta-defensinas actúan como quimiocinas y moléculas de señalización de células presentadoras de antígeno [6, 7] y por lo tanto funcionan de manera más amplia en la defensa del huésped como iniciadores del sistema inmune adquirido.
Más de 30 genes beta-defensinas humanas han sido identificado [8], sin embargo la mayoría de los estudios se han centrado en HBD1, -2, y -3, que se expresan en la cavidad oral [9-14], la piel [15], el intestino y otros epitelios [16-18]. HBD2 y hBD3 son inducidos por varios componentes bacterianos y citoquinas, mientras que HBD1 se expresa constitutivamente [5]. Sin embargo, el nivel de expresión HBD1 varía entre los individuos y se ha sugerido que esta variación se debe a diferencias genéticas en el gen que codifican DEFB1
HBD1 [12, 13, 19]. Este tipo de variación individual es importante en la diversidad funcional que subyace en la regulación de la función inmune innata y es evidente en muchos de los componentes de la inmunidad innata [20].
La creciente evidencia vincula péptidos antimicrobianos con resistencia o susceptibilidad a las infecciones de la mucosa y la susceptibilidad a enfermedades [18, 21-23]. Por ejemplo, los niveles de hBD2 y LL-37 son bajos en individuos con dermatitis atópica [24] y LL-37 y a-defensinas son pobremente expresado en una forma genética grave de la enfermedad periodontal [25]. Dos tipos de polimorfismos genéticos han sido identificados en los genes que codifican las defensinas, copia polimorfismos de número (CNP) y polimorfismos de nucleótido único (SNP). El número de copias polimorfismo en el grupo de genes α-defensin se asocia con el nivel de expresión en los neutrófilos [26, 27]. Bajo la expresión de ambos α - y beta-defensinas están asociados con formas específicas de la enfermedad de Crohn y bajo número de copias β-defensin aumenta la susceptibilidad a la enfermedad de Crohn colónica [28, 29]. Múltiples SNPs dentro del gen DEFB1
[30-33] también han sido asociados con riesgos para la salud. El trabajo previo en nuestro laboratorio mostró que una C → G SNP en el DEFB1
región 5 'no traducida (UTR) en la posición -44 con relación al sitio de iniciación de la proteína AUG (rs1800972 SNP) se correlaciona con bajos niveles orales de la levadura común , Candida albicans
[34]. Este SNP también se asocia con la protección de la enfermedad pulmonar obstructiva crónica [35] y la transmisión vertical de la infección por VIH [36-38], así como la enfermedad de Crohn [39]. En la piel este SNP está asociado con la dermatitis atópica [40] mientras que el número de copias elevado en el grupo de genes de β-defensinas aumenta el riesgo para la psoriasis [41]. Francia El objetivo de este estudio fue examinar la asociación de la DEFB1
-44 SNP y la expresión de HBD1 en los queratinocitos orales. Se han utilizado dos métodos independientes para evaluar el efecto de este SNP en los niveles constitutivos de la proteína y /o la expresión de ARNm, así como la actividad antimicrobiana de los extractos de células epiteliales. También se evaluó la asociación de este SNP con la expresión de niveles constitutivos e inducidos de hBD2 y hBD3 que son codificadas por genes situados en un clúster cerca de la DEFB
1 gen en el cromosoma 8p22-23 [42]. Nuestros resultados muestran que el -44 SNP se asocia con una mayor expresión de HBD1 y hBD3 y que el DEFB1
-44 SNP tiene un efecto complejo en la expresión y la inducibilidad de múltiples beta-defensinas.
Métodos
humano por vía oral queratinocitos (HOKs)
queratinocitos orales Humanos (HOKs) se prepara a partir de múltiples donantes individuales de acuerdo con un protocolo de la Universidad de Washington Junta de Revisión Institucional aprobado. Se obtuvieron células orales y cultivaron como se describe anteriormente [12]. Brevemente, las células epiteliales primarias de tejido gingival se cultivaron en medio basal de queratinocitos (KBM, Cambrex Bioscience, Walkersville, MD) con medio de crecimiento de queratinocitos (KGM) suplementos en Ca 0,03 mM 2 + por tres pasajes, a continuación, ya sea elevado a 0,15 mM o 0,6 mM de Ca 2 + para inducir la diferenciación. Las células se recogieron para el ADN o ARN después de un crecimiento de un 48 h adicionales y se recogieron para la proteína después de 96 h como se describe a continuación. Para las células de los cultivos inducidos en 80% de confluencia fueron estimuladas con 100 ml de concentración final /ng de Escherichia coli
lipopolisacárido (LPS) (Sigma, St. Louis, MO), PAM3CSK4 (Invitrogen, San Diego, CA), interleukin1β (IL1β , Cell Sciences, Canton, MA), TNFa (Cell Sciences), y el interferón-γ (IFN, Cell Sciences) durante 18 horas en Ca 0,15 mM 2 continuación se recogieron para el ARN, Las E. coli serotipo
0127: B8 LPS se purificó adicionalmente mediante extracción con fenol como se describe anteriormente [43] la genotipificación
el ADN genómico fue extraído de
HOKs (kit de tejido DNeasy, Qiagen, Valencia, CA), y la concentración medida por Nanodrop absorbancia (. ThermoScientific, Wilmington, DE). La UTR HBD1 5 'fue secuenciado en el Departamento de Ciencias del Genoma de la Universidad de Washington, cortesía del Dr. Robert Livingston o polimórfica de ADN Technologies Inc (Alameda, CA) usando cebadores específicos para el exón 1 (Tabla 1) .Tabla 1 de oligonucleótidos Los cebadores de PCR utilizados
Nombre
Secuencia

Recocido. Temp.
Secuenciación de ADN


HBD1 SEC
AACTCTAGCAGGTACCAGAGCTTACCT
< td>
65

CTAACCTAGAAAACCAAACAGGAGGAG


DEFB1 SNEST

TGAGGCCATCTCAGACAAAA

65

GCTCCAGGCGTAAAGCTAAA



QPCR
Efficiency 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 ARN plegable Francia el HBD1 ARNm características de plegado se calcula utilizando el programa MFOLD (Instituto Politécnico de Rensselaer , Troy, Nueva York) [44].
construcciones de plásmidos
preparamos cuatro construcciones que contienen los haplotipos más comunes de los tres conocidos HBD1 5 'UTR SNPs (-20, -44, -52) [31] (GenBank no la adhesión. U50930; RS 11362, 1800972, 1799946) aguas arriba del gen de la cloranfenicol acetiltransferasa (CAT) reportero utilizando el plásmido pc DNA3CAT (Invitrogen, Carlesbad, CA). Para los detalles de la construcción del plásmido ver archivo adicional 1. Una construcción con el CMV UTR 5 'y un promotor pGEM-NCMV se creó y sirvió como control. pKTCAT es un plásmido indicador sin promotor CAT que contiene el fragmento BamHI-CAT Hind III de pSV0 CAT clonó en los sitios AatII-Hind III de pUCl8 [45]. pcDNA3CAT es un plásmido de control positivo CAT. Las construcciones con los haplotipos comunes fueron: pGEM-ACG (-20 = A, C = -44, -52 = G), pGEM-ACG y pGEM-GGG; una construcción adicional, pGEM-GCG, también se preparó como un control directo de pGEM-GGG, a pesar de que este haplotipo no se ha observado en la población general [31]. Cultivo de células y transfecciones

células COS-7 fueron cultivadas y transfectadas como se describe anteriormente [46] usando el reactivo Lipofectamine Plus (Invitrogen) a 20 mg /ml. Las células fueron transfectadas transitoriamente con 1 g de cada uno de los cinco constructos de pGEM, pcDNA3CAT, o pKCAT (a pcDNA3CAT sin promotor), y co-transfectadas con pSVβ-gal (Promega, Madison, WI) para permitir la normalización de la eficacia de la transfección. Después de 4 h, se añadió suero bovino fetal a una concentración final de 10%. Las células se recogieron después de 48 horas. Ensayos de CAT y β-galactosidasa
Se utilizaron dos métodos para medir la expresión de la proteína reportero CAT, un ensayo de actividad enzimática radiactivo y un ensayo de inmunoabsorción ligado a enzimas (ELISA) para la cuantificación de proteínas. Los extractos de proteína, preparados según el protocolo del fabricante en Reportero tampón de lisis (Promega), se utilizaron para el ensayo de actividad de CAT y la β-galactosidasa ensayo ELISA (Promega). Para el ensayo de enzima CAT radiactivo, los lisados ​​celulares se prepararon con cloranfenicol (50 mM de concentración final) y 14C-butiril-coenzima A (8,3 Ci /mmol de concentración final) (Moravek Biochemicals, Brea, CA) y se añadió a 4 ml Econofluor II fluido de centelleo (PerkinElmer, Wellesley, MA) (5 ml de volumen total) como se describe por Neumann et al [47]. La radiactividad transferida al cloranfenicol por el CAT se contó durante 0,5 min /tubo, y el recuento se repitieron a intervalos de 45 minutos durante el período de ensayo hasta que el recuento se estabilizaron. enzima CAT comercial (Promega) sirvió como control positivo. la actividad de CAT, tal como se determina restando la actividad de las muestras transfectadas de manera simulada (sin ADN añadido), se normalizó a ß-galactosidasa actividad. CAT proteínas y β-galactosidasa se cuantificaron utilizando ensayos ELISA (Roche Ciencias Aplicadas, Indianapolis, IN) según las instrucciones del fabricante. proteína CAT se normalizó a ß-galactosidasa proteína. Ambos métodos para la evaluación de expresión de la proteína reportera se realizaron por duplicado y se repitieron un mínimo de tres veces. Se utilizó la prueba T de Student para analizar los niveles de actividad CAT entre el pGEM-GGG -44 constructo G y los otros '-44 C construcciones que contienen 5 UTR. Se utilizó la prueba de Wilcoxon de suma de rangos para analizar las concentraciones de proteína CAT debido a la distribución de los datos que no son normales.
extracción de RNA y PCR cuantitativa en tiempo real (qPCR)
ARN total fue extraído a partir de células HOK utilizando el RNeasy Mini Kit (Qiagen, Valencia, CA). La transcripción inversa se realizó con 500 ng HOK ARN usando el kit de RETROscript (Ambion, Austin, TX) con cebadores oligo (dT) de acuerdo con el protocolo del fabricante. La mezcla de reacción contenía 250 nM de oligo (dT) primer, 10 mM desoxinucleósido trifosfato de mezcla, 50 U de transcriptasa inversa y 13 U de inhibidor de RNasa, y tampón. amplificación QPCR del ADNc resultante se llevó a cabo durante HBD1, hBD2, hBD3, beta-actina, y la ribophosphoprotein gen de mantenimiento, RPO. La Tabla 1 enumera los cebadores utilizados. QPCR se realizó en un MyiQ iCycler (Bio-Rad, Hercules, CA) usando el iQ SYBR ® Super Mix Green (Bio-Rad). análisis de la curva Melt confirmó que la señal fue generada por el producto de amplificación esperado. Los ciclos de umbral de nivel de detección de HBD1, hBD2, hBD3, y beta-actina se normalizaron a la limpieza y RPO gen compararon entre las líneas celulares con tres genotipos del -44 SNP (CC, CG y GG). El factor de cambio relativa se calculó por el método Pfaffl [48]. Debido a que este método requiere un estándar para la comparación, se utilizó una referencia que consta de ARNm agrupados de 4 donantes HOK seleccionados al azar y combinadas como punto de referencia para todo el estudio. Los resultados se expresan como el cambio veces relativa para cada ARNm de genotipos individuales en comparación con esta línea de base de referencia de ARN combinado. Mensajero de los datos de expresión de ARN fueron log-transformados debido a la distribución de los datos que no son normales.
Ensayos antimicrobianos
epiteliales extractos de proteínas de células para ensayos ELISA y microbianas se prepararon por triplicado a partir de cultivos de células post-confluentes cultivadas en placas de 24 pocillos. Los cultivos se lavaron con PBS y se extrajeron con tampón de hielo de extracción en frío (Tris 50 mM, pH 7,4, 5 mM EGTA, NaCl 150 mM, 1% de Triton X-100 que contiene inhibidores de la proteasa (comprimido inhibidor 1 mini-proteasa (Roche Applied Science) por 7 ml de tampón), utilizando un total de 100 l y se almacena en partes alícuotas. la proteína total HOK se midió usando el ensayo de BCA (Pierce Biotechnology, Inc. Rockford, IL).
HBD-3 péptido en los extractos de HOK se ensayó por ELISA ( PeproTech, Rocky Hill, NJ) usando conejo anti-HBD-3 de acuerdo con el procedimiento. los extractos de proteína del fabricante se diluyeron 1/20 y se diluyó estándar HBD-3 péptido (PeproTech) para que la concentración de tampón fue equivalente en la muestra y diluciones de péptido estándar ensayo de difusión radial.
para la inhibición del crecimiento bacteriano fue modificado a partir del procedimiento descrito por Lehrer et al [49]. brevemente, Gram positivo Staphylococcus epidermidis
UW3 [50] se hizo crecer hasta la fase semilogarítmica y se centrifugó, lavaron y se resuspendieron en tampón de fosfato 10 mM, pH 7,4. Las bacterias (4 × 10 6) se añadieron a 10 ml 1% de agarosa LMP (Invitrogen) que contiene 1% de caldo de Todd Hewitt, tampón fosfato 10 mM, pH 7,4 y se vertió en un plato cuadrado Petri. Tres pozos fueron perforados mm y 4 l péptido control o extracto de proteína HOK que contiene 4 g de proteína por pocillo. Las placas se incubaron durante 3 horas a 37 ° C para permitir que la muestra se absorba en la agarosa, se añadió luego diez ml de agarosa de superposición de nutrientes (1% de agarosa con 200% de caldo de Todd Hewitt) y las placas se incubaron a 37 ° C durante la noche. Las placas se fijaron con solución de ácido acético /25% de metanol 10 ml 5%, imágenes digitalizadas se obtuvieron utilizando una cámara CCD (Alpha Innotech, San Leandro, CA), y el círculo de aclaramiento, medido utilizando NIH ImageJ 1,38 u software http: //RSB. info. NIH. gov /ij /. Las mediciones se realizaron de una manera ciega. Triplicado extractos de proteínas HOK se ensayaron por duplicado. Los resultados se analizaron comparando el área de la zona de compensación menos el área del pozo para cada muestra. Análisis estadístico
Las diferencias en la expresión de ARNm y la actividad antimicrobiana por ensayo de difusión radial entre los tres grupos de genotipo -44 SNP eran analizado análisis unidireccional de la varianza (ANOVA). La prueba adicional se realizó en grupos individuales por el método de Dunnett T3 [51] que no suponen varianzas iguales. Para todas las comparaciones p ≤ 0,05 fue considerado estadísticamente significativo.
Resultados
La -44 SNP afecta a la estructura prevista de la DEFB1 página 5 'UTR comentario El DEFB1 página 5' UTR contiene el -44 sitio de SNP (rs1800972), así como dos SNPs adicionales (-20, -52, rs11362 y rs1799946). Para ver si estos SNPs tienen un efecto sobre la estructura secundaria del mRNA el patrón de plegamiento predicho y energía libre de Gibbs se calcularon por MFOLD [44] para HBD1 ARNm con secuencia común variantes o haplotipos (Figura 1). La estructura secundaria putativa para la DEFB1
5 'UTR que contiene los dos haplotipos más comunes, GCA (-52, -44, -20) (Figura 1) y ACG (no mostrado), mostrar el sitio -44 en bucles expuestos , pero este sitio está enterrado en el origen natural haplotipo GGG que tiene el alelo G -44 (Figura 1). El sitio también está en un bucle expuesto en el haplotipo GCG (no mostrado), que fue diseñado como un control directo de la secuencia de haplotipo GGG, pero no se observó en las poblaciones analizadas en nuestro laboratorio. Estas características estructurales putativas nos llevó a probar la DEFB1
5 'UTR para efectos sobre la expresión de la proteína reportera en un sistema de modelo de la figura 1 la estructura secundaria putativo para la 5' UTR de DEFB1 mRNA. Dos de los cuatro haplotipos (-52, -44, -20 SNP sitios) utilizadas en la CAT como construcciones calculan y atraídos por el programa MFOLD Quikfold. Las ubicaciones de los sitios de SNP están en caja y los -44 SNP sitios se muestran en cajas de color rojo. Tenga en cuenta que el sitio -44 SNP en el haplotipo GGG está en una estructura de tallo hibridado. Por el contrario, como se representa por la estructura GCA se muestra, el sitio -44 SNP se encuentra en un bucle o configuración no hibridado en las otras tres haplotipos. estructuras putativos similares se obtuvieron en tres ensayos separados. Se evaluaron las estructuras secundarias con el más bajo? G (G = energía libre de Gibbs). Los valores son? G: GCA = -13.5, -12.8 = GCG, ACG = -10.5, -13.9 GGG = México La -44 SNP alelo G resulta en una mayor expresión de la proteína reportera in vitro Francia El efecto de la DEFB1.
-44 alelo G en la expresión génica se evaluó en células COS-7 usando construcciones que contienen diferentes haplotipos del DEFB1
5 'UTR fusionado al gen indicador de CAT (Figura 2A). Dos ensayos diferentes mostraron una mayor expresión de CAT para el pGEM-GGG construcción que lleva el alelo G -44. actividad de la enzima CAT fue de 1,7 veces (p & lt; 0,01) mayor con pGEM-GGG CAT que la observada con pGEM-GCA y pGEM-GCG. También fue mayor (1,5 veces, p = 0,01) que el pGEM-ACG construir (Figura 2B). Del mismo modo, la expresión de proteínas CAT tal como se mide por ELISA mostró que pGEM-GGG tenía la más alta expresión en células COS-7 en comparación con pGEM-GCA (2,8 veces mayor, p = 0,001), pGEM-GCG (1,6 veces mayor, p = 0,036) y pGEM-ACG (1,5 veces mayor, p = 0,047) (Figura 2C). Por lo tanto, por ambos ensayos, expresión de la proteína CAT es significativamente mayor en las células que expresan el alelo G -44 en el contexto de la observada natural 5 'UTR de haplotipos, GGG, en comparación con los dos haplotipos más comunes con el alelo -44 C, ACG y GCA. expresión de la proteína reportera en las células transfectadas con el haplotipo GGG también fue significativamente mayor que el constructo de GCG, el "control directo 5 UTR, lo que demuestra que el solo influye en la expresión del gen indicador -44 G alelo. Figura 2 Efecto de la 'UTR haplotipo 5 en la expresión de la proteína reportera. A. Representación esquemática de construcciones del gen indicador; detalles de construcción proporcionan en Métodos y archivo adicional 1. Las flechas indican los sitios de SNP en la UTR HBD1 5 '. flechas dobladas indican la dirección de la traducción. barras de color gris claro representan el 5 'UTR. nombres construir se dan a la izquierda, de los haplotipos de SNP comprenden la última parte del nombre. B. y C. la expresión de CAT en células COS-7 transfectadas transitoriamente con constructos que contienen HBD1 (o CMV) 5 'UTR. la expresión de CAT se normaliza a ß-galactosidasa. actividad (B) CAT medida por ensayo de actividad enzimática radiactivo. Mock transfectadas (sin ADN añadido) las actividades de CAT se restaron y la actividad CAT se normalizaron a la ß-galactosidasa actividad obtenida mediante un ensayo de actividad enzimática ELISA. (C) La cantidad de proteína CAT se midió mediante un ELISA basado en anticuerpos y la proteína normalizado a ß-galactosidasa. Las barras negras en B y C representan construcciones que contienen la UTR HBD1 5 'con el alelo G -44. Los valores dados son las medias y los errores estándar a partir de 3 o más experimentos. Las diferencias estadísticamente significativas se indican con asteriscos en comparación con pGEM-GGG. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0,01; *** P & lt; 0.001.
Genotipado de los queratinocitos humanos primarios y asociación de los -44 SNP con la expresión de ARNm HBD1
Para examinar el efecto de la DEFB1
-44 SNP en el contexto de todo el gen, los queratinocitos humanos (HOK) se evaluaron de veinticuatro donantes independientes para la DEFB1
secuencia del exón 1. Dieciséis líneas celulares eran homocigotos en el sitio de -44 para el alelo común, C; seis eran heterocigóticos en este sitio; y dos eran homocigotos para el alelo G -44 (Figura 3). La frecuencia de los alelos observados para el alelo G -44 (0.21) está cerca de que se informó anteriormente [30, 31]. Frecuencia del genotipo GG en la población se prevé que sea del 4% sobre la base de Hardy Weinberg, por tanto, tuvimos la suerte de identificar el genotipo GG en dos donantes. Todos HOKs con una o más copias con el -44 G alelo tenían un genotipo consistentes con el haplotipo GGG para el -52, -44, -20 SNPs de acuerdo con nuestro informe anterior [31]. Figura 3 genotipos en los sitios DEFB1 5'UTR SNP procedentes de 24 donantes de queratinocitos. Las muestras que se usaron para estudios adicionales se indican con *.
Doce de las líneas de donantes HOK que representan los tres genotipos -44, 5 CC, 5 CG y GG 2, se evaluaron más de mRNA y la actividad antimicrobiana. Dado el pequeño tamaño de la muestra y la potencia disponible bajo para mostrar las diferencias entre los grupos, no se esperaba que las pruebas estadísticas para dar resultados definitivos. Sin embargo, debido a que cada línea de células de donantes se analizó por triplicado y algunas diferencias eran grandes, hemos sido capaces de demostrar diferencias estadísticamente significativas entre los grupos de varias variables. expresión HBD1 mRNA fue significativamente mayor en las células con el genotipo GG en comparación con los homocigotos alelo común C en HOKs cultivadas tanto en 0,15 mM (p = 0,021) y 0,6 calcio mM (p = 0,023) y con el genotipo CG heterocigotos (p = 0,024; p = 0,003 en 0,15 mM de calcio y 0,6 mM) (Figura 4A). Por lo tanto, aunque la muestra del genotipo GG es pequeño, las células con este genotipo tienen significativamente mayor expresión HBD1 ARNm constitutivo. En contraste, los niveles de ARNm de beta-actina no se correlacionaron con el genotipo (no mostrados). Figura 4 Asociación de la expresión génica constitutiva antimicrobiano con el DEFB1 -44 SNP genotipo. cDNA fue hecha de queratinocitos primarios a partir de 12 donantes cultivadas en 0,15 mM Ca2 + (izquierda) o 0,6 mM de Ca2 + (derecha). Se llevó a cabo la amplificación de cDNA QPCR para HBD1 (A) y hBD3 (B) y el RPO limpieza de genes. Todos los datos se normalizaron a la limpieza de genes y se comparan con un ADNc de referencia separado. Los datos presentados son log2 transformadas y representan 3 réplicas para cada línea celular con reacciones de QPCR duplicados. La media y std. dev. para cada grupo se muestra. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0.01.
Efectos del -44 SNP en el nivel constitutivo de hBD2 y hBD3 Francia El nivel de HBD2 y HBD3 ARNm se determinaron para identificar los posibles efectos de la DEFB1
-44 SNP en otros genes beta-defensinas en el grupo de las defensinas cromosoma 8p. Debido a que los cultivos no se expusieron a citoquinas o productos bacterianos, estos valores representan el nivel constitutivo de los mRNAs. expresión HBD2 ARNm no se correlacionó significativamente con la DEFB1
-44 SNP en cualquier condición de crecimiento (p = 0,570, p = 0,577) (no se muestra). Sorprendentemente, se encontró una correlación significativa con la DEFB1
-44 SNP y la expresión de ARNm hBD3 en ambas condiciones de crecimiento (Figura 4B). La expresión de hBD3 aumentó con el alelo G -44 (CC & lt; CG & lt; GG). HOKs con el genotipo GG crecido en calcio 0,15 mM tenían un nivel medio de hBD3 ARNm 18 veces mayor que aquellos con el genotipo CC (p = 0,011). En HOKs 0,6 mM de calcio con el genotipo GG tenían 16 veces mayor expresión relativa de hBD3 que aquellos con el genotipo CC (p = 0,002). En ambas condiciones de crecimiento expresión hBD3 ARNm en el grupo de homocigotos GG también fue significativamente diferente del grupo de genotipo heterocigótico CG. Estos resultados sugieren que el alelo G -44 en DEFB1
se asocia con aumento de la expresión de ARNm hBD3.
También se evaluó el efecto de la DEFB1
-44 SNP en la expresión del péptido hBD3 por ELISA (reactivos no eran eficaces disponible para HBD1 y hBD2). HOKs con el genotipo GG tenía una mediana del nivel de péptido hBD3 de dos veces mayor que aquellos con el genotipo CC (ANOVA p = 0,014), pero esto no fue estadísticamente significativo en más de contabilidad análisis para varianzas desiguales entre los grupos, debido al tamaño pequeño de la muestra (no se muestra).
la actividad antimicrobiana se incrementa en HOKs con el alelo G -44
un ensayo de difusión radial se utilizó para probar la actividad antimicrobiana global de HOK extractos utilizando Staphylococcus epidermidis
UW3, un comensal gram positivos organismo de la piel que se ha demostrado previamente que son susceptibles a HBD1 (nuestros resultados no publicados), así como hBD3 [52]. El área media de aclaramiento aumentado con el alelo -44 G (CC & lt; CG & lt; GG) y los extractos de las células con el genotipo GG mostraron significativamente mayores zonas de compensación que aquellos con el genotipo CC (p = 0,04) (Figura 5). Figura 5 Asociación de la DEFB1 -44 genotipo SNP con una mayor actividad antimicrobiana constitutiva. Total de lisados ​​de células preparados a partir de queratinocitos cultivados (4 mg de proteína) se añadieron a agarosa solidificada que contiene S. epidermidis
. El área de la limpieza en milímetros cuadrados. menos el área del pozo se calculó y comparó los resultados por el genotipo. Los datos representan 3 réplicas de cada línea celular y el ensayo se realizó por duplicado. Los datos son de registro transformado y la media y std. dev. se muestran.
niveles inducidos interferón gamma de HBD1 y ARNm hBD3 están correlacionados con el genotipo
se evaluaron los niveles inducidos de HBD1, hBD2, hBD3 y en HOKs a partir de los doce donantes (5 CC, 5 CG, 2 GG) en presencia de LPS y PAM3CSK4, ligandos para TLR4 y TLR2, respectivamente, así como, IL1β, TNFa, y IFN. HBD1, hBD2 y ARNm hBD3 no se upregulated por LPS o PAM3CSK4, como se había previsto. TNFa y IL1β inducida hBD2 en cantidades muy variables en diferentes donantes de células, no se correlacionó con el genotipo, pero tuvo poco efecto de HBD1 y mRNA hBD3 (no mostrados). En cambio, la estimulación de IFN resultó en la regulación positiva significativa de tanto HBD1 (p = 0,02) y hBD3 mRNA (p = 0,005) que se correlaciona con el genotipo con el genotipo CC común -44 promedio de 12 veces y aumento de 100 veces sobre los niveles no inducidas, respectivamente (Figura 6). Figura 6 Asociación de la DEFB1 -44 genotipo SNP con la expresión HBD1 y mRNA hBD3 en HOKs inducidas con IFN. QPCR se realizó como en la Figura 4. promedio diario de transformar y std. dev. son exhibidos. Nota aumento HBD1 y ARNm hBD3 en el genotipo CC. Los datos representan 2-3 repeticiones de cada línea celular con ensayos de PCR duplicadas.
Discusión
péptidos antimicrobianos desempeñan un papel importante como parte de la mucosa y la piel la inmunidad innata. Por lo tanto, la variación genética que resulta en la expresión de péptido alterado puede influir en la susceptibilidad a la infección. Aquí, demostramos que la DEFB1
-44 alelo G se asocia con un aumento de la expresión constitutiva de ambos HBD1 y ARNm hBD3, con una mayor actividad antimicrobiana en los queratinocitos orales, y con una mayor expresión de la proteína reportera en las células transfectadas, lo que sugiere que el genotipo GG resultado en una mayor transcripción del gen de la DEFB1
o mejoradas con eventos post-transcripcional. También demostramos la primera evidencia de una relación significativa entre el -44 SNP en el gen DEFB1
con la expresión del gen que codifica DEFB103
hBD3 en el grupo de genes cercanos. El ensayo funcional antimicrobiano también es compatible con una mayor expresión de péptidos en extractos de queratinocitos. Este ensayo no es específico para HBD1 pero podría ser el resultado del aumento de la expresión de otras defensinas incluyendo un mayor nivel de péptido hBD3. Los resultados de nuestro modelo de sistema, así como los datos de expresión de queratinocitos demuestran que la DEFB1
SNP -44 G alelo se asocia con aumento de la expresión péptido antimicrobiano constitutiva y función. Por lo tanto, en el contexto de los genes beta-defensinas, la -44 SNP está asociado con un cis Directo efecto sobre la expresión de HBD1 y un efecto indirecto sobre la expresión hBD3. En conjunto, estos hallazgos sugieren un mecanismo que es compatible con los estudios genéticos que han demostrado una correlación entre la DEFB1 página 5 'UTR -44 SNP alelo G y la protección contra varios tipos de infección [34-36, 39]. Francia El enfoque Todos los autores leído y aprobado el manuscrito final.