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Association d'un polymorphisme génétique (-44 C /G SNP) dans le gène DEFB1 humain avec l'expression et l'inductibilité de plusieurs ß-défensines dans kératinocytes gingivaux

 

Résumé de l'arrière-plan
ß-défensines humaines (DBC) sont peptides antimicrobiens avec un rôle dans la défense immunitaire innée. Notre laboratoire a montré précédemment qu'un polymorphisme nucléotidique simple (SNP) dans la région 5 'non traduite du gène hBD1 (DEFB1
), notée -44 (rs1800972), est en corrélation avec une protection contre Candida orale
. Parce que ce SNP modifie la structure de l'ARNm putative, nous avons supposé que cela modifie l'expression de hBD1.
Méthodes
Transfection des constructions et de l'évaluation de l'activité antimicrobienne et les niveaux d'expression d'ARNm dans les kératinocytes de donneurs multiples rapporteurs ont été utilisés pour évaluer l'effet de cette Résultats
transfection des SNP sur les niveaux constitutives et induits de l'expression. des constructions rapporteurs CAT contenant la région non traduite en 5 'a montré que l'allèle G -44 a abouti à une augmentation de 2 fois de la protéine CAT par rapport aux autres haplotypes communs suggérant une cis de l'effet sur la transcription ou de la traduction. Le niveau hBD1 ARNm constitutive dans les kératinocytes humains par voie orale était significativement plus élevée dans les cellules provenant de donneurs ayant le génotype GG -44 par rapport à ceux avec le génotype CC commun. De manière surprenante, le niveau hBD3 ARNm ainsi que l'activité antimicrobienne des extraits de kératinocytes également en corrélation avec l'allèle G -44. taux induits de hBD1, hBD2 et hBD3 ARNm ont été évalués dans les kératinocytes attaquées avec le récepteur de type Toll 2 et 4 ligands, l'interleukine-1β, TNF et l'interféron-γ (IFN-y). Contrairement aux niveaux d'expression constitutifs, kératinocytes IFNy induite hBD1 et hBD3 expression de l'ARNm était significativement plus élevée dans les cellules avec le génotype CC commun, mais il n'y avait pas de corrélation claire du génotype avec l'expression hBD2.
Conclusion
Le DEFB1
-44 allèle G est associée à une augmentation de l'activité anti-microbienne globale constitutive et l'expression de hBD1 et hBD3 d'une manière qui est compatible avec la protection contre la candidose, tandis que l'allèle C de plus commun est associé à l'IFNy inductibilité de ces bêta-défensines et susceptible d'être plus protecteur dans des conditions qui favorisent l'expression d'IFNy telles que la parodontite chronique. Ces résultats suggèrent une relation complexe entre la génétique et l'expression des défensines qui peuvent influer sur la santé parodontale et les réponses immunitaires innées
matériel supplémentaire électronique
La version en ligne de cet article (de doi:.. 10 1186 /1472-6831-9 -21) contient du matériel supplémentaire, qui est disponible pour les utilisateurs autorisés.
Contexte
la santé des surfaces muqueuses, la cavité buccale et de la peau est maintenue par un équilibre complexe entre les commensaux et organismes pathogènes et défenses de l'hôte [1- 4]. Les cellules épithéliales expriment plusieurs peptides antimicrobiens qui agissent comme une première ligne de défense et aident à maintenir ces microbes dans l'équilibre (examinés par Dale et Fredericks [5]). En plus de fonctionner comme des agents antimicrobiens, ces peptides présentent des propriétés immunomodulatrices et servent de liens entre les systèmes immunitaires innées et acquises. Par exemple, les bêta-défensines agissent comme des chimiokines et des molécules de signalisation de cellules présentatrices d'antigène [6, 7], et fonctionnent donc de manière plus générale dans la défense de l'hôte en tant qu'initiateurs du système immunitaire acquise. Over 30 gènes de ß-défensines humaines ont été identifié [8], mais la plupart des études ont porté sur hBD1, -2, et -3, qui sont exprimés dans la cavité buccale [9-14], de la peau [15], de l'intestin et d'autres épithéliums [16-18]. HBD2 et hBD3 sont induites par différents composants et cytokines bactériennes, tandis que hBD1 est constitutivement exprimé [5]. Néanmoins, le niveau d'expression hBD1 varie selon les individus et il a été suggéré que cette variation est due à des différences génétiques dans le gène codant pour la DEFB1 hBD1 [12, 13, 19]. Ce type de variation individuelle est importante dans la diversité fonctionnelle qui sous-tend la régulation de la fonction immunitaire innée et est évidente dans de nombreux composants de l'immunité innée [20]. Le plus en plus de preuves des liens peptides antimicrobiens avec la résistance ou la sensibilité aux infections des muqueuses et la sensibilité aux maladies [18, 21-23]. Par exemple, les niveaux de hBD2 et LL-37 sont faibles chez les personnes atteintes de dermatite atopique [24] et LL-37 et l'alpha-défensines sont mal exprimées sous une forme génétique grave de la maladie périodontique [25]. Deux types de polymorphismes génétiques ont été identifiés dans les gènes codant pour les défensines, copie polymorphismes numériques (CNPS) et les polymorphismes nucléotidiques simples (SNP). Copier numéro polymorphisme dans le groupe de gènes défensines α-est associé à un niveau d'expression dans les neutrophiles [26, 27]. Faible expression à la fois α - et ß-défensines sont associées à des formes spécifiques de la maladie de Crohn et de faible nombre de copies β-défensines augmente la sensibilité à la maladie de Crohn du côlon [28, 29]. SNP multiples au sein du gène DEFB1 de
[30-33] ont également été associés à des risques pour la santé. Des travaux antérieurs dans notre laboratoire a montré que C → G du SNP dans le DEFB1
région 5 'non traduite (UTR) en position -44 par rapport au site protéine d'initiation AUG (de rs1800972 SNP) est corrélée à un faible niveau par voie orale de la levure commune , Candida albicans
[34]. Ce SNP est également associée à la protection contre la maladie pulmonaire obstructive chronique [35] et la transmission verticale de l'infection à VIH [36-38], ainsi que la maladie de Crohn [39]. Dans la peau ce SNP est associée à la dermatite atopique [40] tandis que nombre élevé de copies dans le cluster de gène β-défensines augmente le risque pour le psoriasis [41].
L'objectif de cette étude était d'examiner l'association du DEFB1
-44 SNP et l'expression de hBD1 dans les kératinocytes oraux. Nous avons utilisé deux méthodes indépendantes pour évaluer l'effet de ce SNP sur les niveaux constitutifs de la protéine et /ou l'expression de l'ARNm ainsi que l'activité antimicrobienne des extraits de cellules épithéliales. Nous avons évalué également l'association de ce SNP avec l'expression des niveaux constitutifs et induits de hBD2 et hBD3 qui sont codés par des gènes situés dans un cluster à proximité du DEFB
1 gène sur le chromosome 8p22-23 [42]. Nos résultats montrent que le -44 SNP est associé à une expression accrue de hBD1 et hBD3 et que le DEFB1
-44 SNP a un effet complexe sur l'expression et l'inductibilité de plusieurs bêta-défensines.
Méthodes
humain orale kératinocytes (Hoks)
kératinocytes orales humaines (Hoks) ont été préparés à partir de plusieurs donateurs individuels, conformément à un protocole Université de Washington Institutional Review Board approuvé. On a obtenu des cellules buccales et cultivées comme décrit précédemment [12]. En bref, les cellules epitheliales primaires des tissus gingivaux ont été cultivées dans un milieu de base kératinocytes (KBM, Cambrex Bioscience, Walkersville, MD) avec un milieu de croissance de kératinocytes (KGM) suppléments en mM Ca 0,03 2+ pour les trois passages, alors soulevé soit 0,15 mM ou mM Ca 0,6 2+ pour induire la différenciation. Les cellules ont été récoltées pour l'ADN ou de l'ARN après une croissance pour un 48 heures supplémentaires et récoltées pour la protéine après 96 h comme décrit ci-dessous. Pour les cellules de cultures induites à 80% de confluence ont été stimulées avec 100 concentration finale ng /ml d'Escherichia coli
lipopolysaccharide (LPS) (Sigma, St. Louis, MO), PAM3CSK4 (Invitrogen, San Diego, CA), interleukin1β (IL1β , Cell Sciences, Canton, MA), TNFa (Cell Sciences), et l'interféron-γ (IFN, Cell Sciences) pendant 18 heures en mM Ca 0.15 +2 puis récoltées pour l'ARN, les E. coli
sérotype 0127: B8 LPS a été encore purifié par extraction au phénol comme décrit précédemment [43] le génotypage
l'ADN génomique a été extrait de de Hoks (kit DNeasy Tissue, Qiagen, Valencia, CA) et de la concentration mesurée par l'absorbance Nanodrop (. ThermoScientific, Wilmington, DE). UTR Le hBD1 5 'a été séquencée dans le Département des sciences du génome, Université de Washington, gracieuseté du Dr Robert Livingston ou par Polymorphic DNA Technologies Inc (Alameda, CA) en utilisant des amorces spécifiques de l'exon 1 (Tableau 1) .Table 1 Oligonucleotide Les amorces de PCR utilisées

Sequence
Nom

Recuit. Temp.
Séquençage de l'ADN


HBD1 SEQ
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



bêta-actine
CTCTTCCAGCCTTCCTTCCT
1.75
63


AGCACTGTGTTGGCGTACAG


putatif ARN pliant
les caractéristiques de pliage hBD1 ARNm ont été estimées en utilisant le programme MFOLD (Rensselaer Polytechnic Institute , Troy, NY) [44] de. plasmide construit
Nous avons préparé quatre constructions contenant les haplotypes les plus courants des trois connu hBD1 5 'UTR SNPs (-20, -44, -52) [31] (GenBank no. U50930; rs 11362, 1800972, 1799946) en amont du gène chloramphénicol acétyltransférase (CAT) rapporteur utilisant le pc DNA3CAT plasmide (Invitrogen, Carlesbad, CA). Pour les détails de la construction plasmidique voir fichier supplémentaire 1. Une construction avec UTR du CMV 5 'et un promoteur pGEM-NCMV ont été créés et ont servi de témoins. pKTCAT est un plasmide rapporteur promoteur CAT qui contient le CAT fragment BamHI-Hind III de pSV0 CAT clone dans les sites Aatll-Hind III de pUCl8 [45]. pcDNA3CAT est un plasmide contrôle CAT positif. Les constructions avec les haplotypes communs étaient: pGEM-ACG (-20 = A, -44 = C, -52 = G), pGEM-GCA et pGEM-GGG; une construction supplémentaire, pGEM-GCG, a également été préparé comme un contrôle direct pour pGEM-GGG, même si cet haplotype n'a pas été observé dans la population générale [31]. Les cellules COS-7 de la culture et de transfections cellulaire
ont été cultivées et transfectées comme décrit précédemment [46] en utilisant le réactif Lipofectamine plus (Invitrogen) à 20 pg /ml. Les cellules ont été transitoirement transfectées avec 1 ug de chacun des cinq constructions de pGEM, pcDNA3CAT ou pKCAT (un pcDNA3CAT sans promoteur) et cotransfecté avec pSVβ-gal (Promega, Madison, WI) pour permettre la normalisation de l'efficacité de la transfection. Au bout de 4 h, du sérum de foetus bovin a été ajouté à une concentration finale de 10%. Les cellules ont été récoltées après 48 h.
CAT et β-galactosidase essais
Deux méthodes ont été utilisées pour mesurer l'expression de la protéine rapporteur CAT, un dosage de l'activité enzymatique radioactif et un immuno essai enzymatique (ELISA) pour la quantification des protéines. Des extraits protéiques préparés selon le protocole du fabricant Reporter Lysis Buffer (Promega) ont été utilisées pour le dosage de l'activité CAT et de la β-galactosidase de dosage ELISA (Promega). Pour le dosage de l'enzyme CAT radioactif, les lysats cellulaires ont été préparés avec du chloramphenicol (50 uM de concentration finale) et 14C-butyryl-Coenzyme A (8,3 uCi /mmol concentration finale) (Moravek Biochemicals, Brea, CA) et on a ajouté à 4 ml Econofluor II scintillation liquide (Perkin Elmer, Wellesley, MA) (5 ml volume total) comme décrit par Neumann et al [47]. La radioactivité transférée au chloramphénicol par CAT a été compté pendant 0,5 min /tube et comptages ont été répétées à intervalles de 45 minutes pendant la période test jusqu'à ce que les chiffres plafonné. CAT Commercial enzyme (Promega) a servi de contrôle positif. L'activité CAT, tel que déterminé en soustrayant l'activité des échantillons transfectées à blanc (pas d'ADN ajouté) a été étalonnée par rapport à l'activité ß-galactosidase. protéines CAT et β-galactosidase ont été quantifiés en utilisant tests ELISA (Roche Applied Science, Indianapolis, IN) selon les instructions du fabricant. protéine CAT a été normalisée à la ß-galactosidase protéine. Les deux méthodes d'évaluation de l'expression de la protéine rapporteur ont été effectuées en double et répétés au moins trois fois. T-test de Student a été utilisé pour analyser les niveaux d'activité CAT entre le pGEM-GGG -44 G construction et les autres 5 'UTR -44 C constructions contenant. Le test Wilcoxon a été utilisé pour analyser les concentrations de protéines de CAT en raison de la distribution des données non-normal. Extraction
de l'ARN et en temps réel de PCR quantitative (qPCR)
ARN total a été extrait des cellules HOK utilisant le kit RNeasy Mini (Qiagen, Valencia, CA). Une transcription inverse a été réalisée avec 500 ng HOK ARN en utilisant le kit RETROscript (Ambion, Austin, TX) avec de l'oligo (dT) amorces selon le protocole du fabricant. Le mélange réactionnel contenait 250 nM d'oligo (dT), 10 mM de désoxynucléoside triphosphate mélange, 50 U de transcriptase inverse et 13 U d'inhibiteur de RNase et un tampon. QPCR amplification de l'ADNc résultant a été réalisée pour hBD1, hBD2, hBD3, bêta-actine et le ribophosphoprotein de gène de ménage, RPO. Le tableau 1 présente les amorces utilisées. QPCR a été réalisée dans un iCycler MyiQ (Bio-Rad, Hercules, CA) en utilisant la iQ SYBR ® vert de Super Mix (Bio-Rad). Analyse de la courbe à l'état fondu a confirmé que le signal a été généré par le produit d'amplification attendu. Les cycles de seuil pour le niveau de hBD1, hBD2, hBD3, et la bêta-actine détection ont été normalisées à l'APR de gène de ménage et comparées entre les lignées cellulaires avec trois génotypes du -44 SNP (CC, CG et GG). Le changement relatif de pli a été calculé par la méthode Pfaffl [48]. Parce que cette méthode exige une norme de comparaison, nous avons utilisé une référence constituée d'ARNm mis en commun à partir de 4 donneurs HOK choisis au hasard et combinés comme base de référence pour l'ensemble de l'étude. Les résultats sont exprimés en tant que facteur de variation relative de chaque ARNm provenant de génotypes individuels par rapport à cette ligne de base de référence combiné de l'ARN. Messenger données d'expression d'ARN ont été log-transformées en raison de la distribution des données non-normale.
Tests antimicrobiens
épithéliales extraits de protéines de cellules pour ELISA et des tests microbiens ont été préparés à partir de cultures de cellules post-confluentes triplicata cultivées dans des plaques à 24 puits. Les cultures ont été lavées avec du PBS et extraites avec du tampon de glace d'extraction à froid (Tris 50 mM, pH 7,4, 5 mM d'EGTA, 150 mM de NaCl, 1% de Triton X-100 contenant des inhibiteurs de protéase (1 mini-protéase comprimé d'inhibiteur (Roche Applied Science) par 7 ml de tampon) en utilisant un total de 100 ul et stockée en aliquotes. la protéine totale a été mesurée HOK en utilisant le dosage BCA (Pierce Biotechnology, Inc. à Rockford, IL). le plus hBD-3 peptide dans des extraits HOK a été dosée par ELISA ( PeproTech, Rocky Hill, NJ) en utilisant des anticorps de lapin anti-hBD-3 selon la procédure. les extraits protéiques du fabricant ont été dilués à 1/20 et le niveau hBD-3 peptide (PeproTech) a été dilué de telle sorte que la concentration de tampon a été équivalente dans l'échantillon et les dilutions de peptides standards radiale du test de diffusion de. pour l'inhibition de la croissance bactérienne a été modifiée de la procédure décrite par Lehrer et coll [49]. en bref, UW3 Gram positif Staphylococcus epidermidis [50] a été cultivée jusqu'à la phase semi-logarithmique et on le centrifuge, lavées et remises en suspension dans 10 mM de tampon phosphate, pH 7,4. Les bactéries (4 × 10 6) ont été ajoutés à 10 ml de 1% agarose LMP (Invitrogen) contenant 1% de Todd Hewitt bouillon, tampon phosphate 10 mM, pH 7,4 et versé dans une boîte de Pétri carrée. Trois puits mm ont été poinçonnés et 4 ul de contrôle peptide ou HOK extrait de protéine contenant 4 pg de protéine par puits. Les plaques ont été incubées pendant 3 heures à 37 ° C pour permettre aux échantillons d'être absorbé dans l'agarose, puis dix ml nutritif d'agarose de recouvrement (1% d'agarose à 200% de bouillon de Todd Hewitt) a été ajouté et les plaques ont été incubées à 37 ° C pendant une nuit. Les plaques ont été fixées avec une solution acide acétique /25% de méthanol 10 ml de 5%, des images numérisées ont été obtenues à l'aide d'une caméra CCD (Alpha Innotech, San Leandro, CA), et le cercle de la compensation mesurée à l'aide du NIH ImageJ 1,38 u http logiciel: //rsb. info. nih. gov /ij /. Les mesures ont été effectuées en aveugle. des extraits protéiques HOK triplicat ont été testés en double. Les résultats ont été analysés en comparant la surface de la zone de dégagement, moins la zone du puits pour chaque échantillon. Les différences Analyse statistique
dans l'expression de l'ARNm et l'activité antimicrobienne par dosage de diffusion radiale entre les trois groupes de génotypes -44 SNP étaient analyser une analyse de variance (ANOVA). D'autres tests ont été effectués sur des groupes individuels par la méthode Dunnett T3 [51] qui ne suppose pas l'égalité des variances. Résultats de Pour toutes les comparaisons p ≤ 0,05 a été considérée comme statistiquement significative.
Le -44 SNP affecte la structure prédite de la DEFB1
5 'UTR
Le DEFB1
5' UTR contient le -44 SNP place (rs1800972), ainsi que deux SNP supplémentaires (-20, -52, rs11362 et rs1799946). Pour voir si ces SNP ont un effet sur la structure secondaire de l'ARNm du motif de pliage prédit et énergie libre de Gibbs ont été calculés par MFOLD [44] pour hBD1 ARNm avec des variants de séquence commune ou haplotypes (figure 1). La structure secondaire putative pour la DEFB1
5 'UTR contenant les deux haplotypes les plus courants, GCA (-52, -44, -20) (Figure 1) et ACG (non représenté), montrer le site de -44 sur des boucles exposées , mais ce site est enterré dans le haplotype GGG d'origine naturelle qui a le -44 G allèle (Figure 1). Le site est également sur une boucle exposée dans le haplotype GCG (non représenté), qui a été conçu comme un contrôle direct pour la séquence d'haplotype GGG, mais n'a pas été observée dans les populations analysées dans notre laboratoire. Ces caractéristiques structurelles putatives nous ont amenés à tester la DEFB1
5 'UTR pour les effets sur l'expression des protéines journaliste dans une structure secondaire putative système modèle Figure 1 pour la 5' UTR de DEFB1 ARNm. attirés par le programme MFOLD Quikfold Deux des quatre haplotypes (-52, -44, -20 sites SNP) utilisés dans le CAT construit tel que calculé et. Les emplacements des sites SNP sont encadrés et sites -44 SNP sont présentés dans des boîtes rouges. A noter que le site -44 SNP dans l'haplotype GGG se trouve dans une structure de tige hybridée. En revanche, comme cela est représenté par la structure GCA représentée, le site de PNS -44 se trouve dans une boucle ou une configuration non hybridée dans les trois autres haplotypes. structures putatives similaires ont été obtenus dans trois essais séparés. Les structures secondaires avec le plus bas Ag (G = énergie libre de Gibbs) ont été évalués. Les valeurs de Ag sont: GCA = -13,5, GCG = -12.8, ACG = -10.5, GGG = -13,9
Les -44 SNP G résultats des allèles dans une expression accrue de la protéine rapporteur in vitro
L'effet de la DEFB1.
-44 allèle G sur l'expression génique a été évaluée dans des cellules COS-7 en utilisant des constructions contenant des haplotypes différents du DEFB1
5 'UTR fusionné au gène rapporteur CAT (figure 2A). Deux tests différents ont montré une plus grande expression de CAT pour le pGEM-GGG construire portant le -44 G allèle. activité enzymatique de la CAT était de 1,7 fois (p & lt; 0,01) avec pGEM-CAT GGG que celle observée avec pGEM-GCA et pGEM-GCG. Il était également plus élevé (1,5 fois, p = 0,01) que la construction pGEM-ACG (figure 2B). De même, l'expression de la protéine CAT, telle que mesurée par ELISA a montré que pGEM-GGG avait la plus forte expression dans les cellules COS-7 par rapport à pGEM- GCA (2,8 fois supérieure, p = 0,001), pGEM-GCG (1,6 fois supérieure, p = 0,036) et pGEM-ACG (1,5 fois plus élevée, p = 0,047) (figure 2C). Par conséquent, par les deux essais, l'expression de la protéine CAT est significativement augmentée dans les cellules exprimant l'-44 allèle G dans le cadre de la naturellement observée 5 'haplotype UTR, GGG, par rapport aux deux haplotypes les plus communs avec l'allèle -44 C, ACG et GCA. Reporter l'expression des protéines dans les cellules transfectées avec l'haplotype GGG était également significativement plus élevé que le produit d'assemblage GCG, 5 'UTR contrôle direct, ce qui démontre que l'influence seule l'expression du gène rapporteur -44 G allélique. Figure 2: Effet de la 5 'UTR d'haplotype sur l'expression de la protéine rapporteur. A. Représentation schématique de constructions de gènes rapporteurs; détails de construction prévus dans les méthodes et autres fichiers 1. Les flèches indiquent les sites SNP dans UTR hBD1 5 '. flèches Bent indiquent la direction de la traduction. barres gris clair représentent 5 'UTR. Construct noms sont donnés à gauche, les haplotypes SNP comprennent la dernière partie du nom. B et C l'expression de CAT dans les cellules COS-7 transfectées transitoirement avec des constructions contenant hBD1 (CMV) ou 5 'UTR. l'expression de CAT est étalonnée par rapport à la ß-galactosidase. activité (B) CAT mesurée par dosage radioactif de l'activité enzymatique. Mock transfectées (pas d'ADN ajouté) Les valeurs de CAT ont été soustraites et l'activité CAT a été normalisée à l'activité ß-galactosidase obtenue par dosage ELISA de l'activité enzymatique. (C) la quantité de protéine CAT a été mesurée par un test ELISA à base d'anticorps et de protéines normalisées par rapport à la ß-galactosidase. Des barres noires en B et C représentent des constructions contenant UTR hBD1 5 'avec le -44 G allèle. Les valeurs données sont des moyennes et des erreurs standard de 3 ou plus des expériences. Des différences statistiquement significatives sont indiquées par des astérisques par rapport à pGEM-GGG. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0,01; *** P & lt; Génotypage de 0,001. De kératinocytes humains primaires et l'association de l'-44 SNP avec l'expression hBD1 ARNm
Pour examiner l'effet de la DEFB1
-44 SNP dans le contexte de l'ensemble du gène, les kératinocytes humains (HOK) de vingt-quatre donneurs indépendants ont été évalués pour l'exon 1 de la séquence du DEFB1. Seize lignées cellulaires étaient homozygotes au niveau du site de -44 pour l'allèle commun, C; six étaient hétérozygotes sur ce site; et deux étaient homozygotes pour l'allèle G -44 (figure 3). La fréquence de l'allèle observé pour le -44 G allèle (0,21) est proche de celle précédemment rapportée [30, 31]. Fréquence du génotype GG dans la population devrait être de 4% sur la base Hardy Weinberg, donc nous avons eu la chance d'identifier le génotype GG en deux donateurs. Tous les Hoks avec une ou plusieurs copies avec le -44 G allèle ont un génotype compatible avec l'haplotype GGG pour le -52, -44, -20 SNP conformément à notre précédent rapport [31]. Figure 3 génotypes sur les sites DEFB1 5'UTR SNP de 24 donneurs de kératinocytes. Les échantillons qui ont été utilisés pour d'autres études sont indiqués par *.
Douze des lignes de donneurs HOK représentant les trois génotypes -44, 5 CC 5 CG et GG 2, ont encore été évaluées pour l'ARNm et l'activité antimicrobienne. Compte tenu de la petite taille de l'échantillon de puissance disponible et basse pour montrer les différences entre les groupes, les tests statistiques ne devaient pas donner des résultats définitifs. Néanmoins, parce que chaque lignée cellulaire donneur a été analysé en triple exemplaire et quelques différences étaient grandes, nous avons été en mesure de démontrer des différences statistiquement significatives entre les groupes pour plusieurs variables. l'expression HBD1 ARNm était significativement plus élevée dans les cellules avec le génotype GG par rapport à l'homozygote allèle commun C Hoks cultivé à la fois 0,15 mM (p = 0,021) et 0,6 mM de calcium (p = 0,023) et le génotype CG hétérozygote (p = 0,024, p = 0,003 à 0,15 mM et 0,6 mM de calcium) (figure 4A). Ainsi, bien que notre échantillon du génotype GG est faible, les cellules avec ce génotype ont significativement plus constitutive expression hBD1 ARNm. En revanche, les taux d'ARNm de ß-actine ne sont pas corrélées avec le génotype (non représenté). La figure 4 association de l'expression génétique constitutive antimicrobien avec le génotype des SNP DEFB1 -44. L'ADNc a été fabriqué à partir de kératinocytes primaires de 12 donneurs cultivés dans 0,15 mM de Ca2 + (à gauche) ou 0,6 mM de Ca2 + (à droite). QPCR amplification de l'ADNc pour hBD1 (A) et hBD3 (B) et le RPO de gène de ménage a été effectué. Toutes les données ont été normalisées par rapport au gène de ménage et comparé à un ADNc de référence séparée. Les données présentées sont log2 transformées et représentent 3 répétitions pour chaque lignée cellulaire avec des réactions de QPCR en double. La moyenne et std. dev. pour chaque groupe est représenté. *, P & lt; 0,05; ** P & lt; 0.01.
Effets de l'-44 SNP au niveau constitutif de hBD2 et hBD3
Le niveau de hBD2 et hBD3 ARNm ont été déterminées pour identifier les effets possibles de la DEFB1
-44 SNP sur d'autres gènes de ß-défensines dans le groupe de défensines chromosome 8p. Parce que les cultures ne sont pas exposées à des cytokines ou des produits bactériens, ces valeurs représentent le niveau constitutif des ARNm. l'expression de l'ARNm hBD2 n'a pas été significativement corrélée à la DEFB1
-44 SNP dans l'une des conditions de croissance (p = 0,570, p = 0,577) (non représenté). De manière surprenante, nous avons trouvé une corrélation significative avec le DEFB1
-44 PNS et l'expression de l'ARNm hBD3 dans les deux conditions de croissance (figure 4B). L'expression de hBD3 augmentait avec l'allèle G -44 (CC & lt; CG & lt; GG). Hoks avec le génotype GG cultivé dans 0,15 mM de calcium avait un niveau moyen de hBD3 ARNm de 18 fois supérieures à celles avec le génotype CC (p = 0,011). Dans 0,6 mM Hoks de calcium avec le génotype GG avaient 16 fois plus grande expression relative de hBD3 que ceux avec le génotype CC (p = 0,002). Dans les deux conditions de croissance hBD3 l'expression de l'ARNm dans le groupe homozygote GG était significativement différent du groupe de génotype CG hétérozygote. Ces résultats suggèrent que l'-44 G allèle DEFB1
est associé à une expression accrue hBD3 ARNm.
Nous avons également évalué l'effet de la DEFB1
-44 SNP sur hBD3 peptide expression par ELISA (réactifs efficaces ne sont pas disponible pour le hBD1 et hBD2). Hoks avec le génotype GG avait un niveau médian de hBD3 peptide deux fois plus que ceux avec le génotype CC (ANOVA p = 0,014), mais cela n'a pas été statistiquement significative en outre la comptabilité d'analyse des variances inégales entre les groupes en raison de la petite taille de l'échantillon (non représenté).
l'activité antimicrobienne est augmentée en Hoks avec le -44 G allèle
un test de diffusion radiale a été utilisée pour tester l'activité antimicrobienne globale de HOK extraits en utilisant UW3 de Staphylococcus epidermidis, un commensal Gram positif organisme de la peau qui a été précédemment démontré pour être sensibles à hBD1 (nos les résultats non publiés), ainsi que hBD3 [52]. La surface moyenne de la compensation accrue avec l'-44 G allèle (CC & lt; CG & lt; GG) et des extraits de cellules avec le génotype GG a montré significativement plus des zones de compensation que ceux avec le génotype CC (p = 0,04) (Figure 5). Figure 5 Association de l'DEFB1 -44 SNP génotype à une augmentation de l'activité antimicrobienne constitutive. Les lysats cellulaires totaux préparés à partir de kératinocytes mis en culture (4 ug de protéine) ont été ajoutés à l'agarose solidifiée contenant de S. epidermidis
. La zone de dégagement en carré mm. moins la zone du puits a été calculé et comparé les résultats en fonction du génotype. Les données représentent 3 réplicats de chaque lignée cellulaire et l'essai a été effectué en double. Les données sont transformées en log et la moyenne et std. dev. sont représentés.
Interféron-y les niveaux induits de hBD1 et hBD3 ARNm sont corrélés avec le génotype
niveaux induits de hBD1, hBD2 et hBD3 ont été évalués dans Hoks des douze donateurs (5 CC, 5 CG, 2 GG) en présence de LPS et PAM3CSK4, des ligands pour le TLR4 et TLR2, respectivement, ainsi que, IL1β, TNFa et IFNy. HBD1, hBD2 et hBD3 ARNm ne sont pas régulés à la hausse par le LPS ou PAM3CSK4, comme prévu. TNFa et IL1β induite hBD2 en quantités très variables dans les différents donneurs de cellules, et non pas en corrélation avec le génotype, mais avait peu d'effet de hBD1 et hBD3 ARNm (non représenté). En revanche, la stimulation IFNy a donné lieu à une régulation positive significative à la fois hBD1 (p = 0,02) et hBD3 ARNm (p = 0,005) qui était en corrélation avec le génotype commun avec le génotype CC -44 moyenne 12 fois et 100 fois plus élevée par rapport aux niveaux non induits, respectivement (figure 6). Figure 6 Association de l'DEFB1 -44 SNP génotype avec hBD1 et hBD3 expression de l'ARNm en Hoks induites avec de l'IFNy. QPCR a été réalisée comme dans la figure 4. Log transformé moyenne et std. dev. sont indiqués. Remarque accrue hBD1 et hBD3 ARNm dans le génotype CC. Les données représentent 2-3 répétitions de chaque lignée cellulaire avec des tests de PCR en double
. Discussion
peptides antimicrobiens jouent un rôle important dans le cadre de la muqueuse et de la peau de l'immunité innée. Par conséquent, la variation génétique qui se traduit par l'expression du peptide modifié peut influencer la sensibilité à l'infection. Ici, nous démontrons que le DEFB1
-44 G allèle est associée à une augmentation de l'expression constitutive des deux hBD1 et hBD3 ARNm, avec augmentation de l'activité antimicrobienne dans les kératinocytes oraux, et avec une expression accrue de la protéine rapporteur dans des cellules transfectées, ce qui suggère que le génotype GG résultats dans une meilleure transcription du gène de l'DEFB1 ou avec l'amélioration des événements post-transcriptionnel. Nous démontrons également la première preuve d'une relation significative entre le -44 SNP dans le gène de la DEFB1 avec l'expression de DEFB103 de gène codant pour hBD3 dans le groupe de gènes à proximité. L'analyse fonctionnelle antimicrobien soutient également une plus grande expression de peptide dans des extraits de kératinocytes. Ce test est non spécifique pour hBD1 mais pourrait être le résultat d'une augmentation de l'expression d'autres défensines, y compris un niveau accru de hBD3 peptide. Les résultats de notre système modèle, ainsi que les données d'expression de kératinocyte démontrent que -44 G du SNP de l'allèle du DEFB1 est associée à une augmentation de l'expression constitutive des peptides antimicrobiens et la fonction. Ainsi, dans le contexte des gènes de ß-défensines, le -44 SNP est associé à l'effet d'un cis directs sur l'expression de hBD1 et un effet indirect sur l'expression hBD3. Ensemble, ces résultats suggèrent un mécanisme qui prend en charge les études génétiques qui ont démontré une corrélation entre le DEFB1
5 'UTR -44 SNP allèle G et la protection contre divers types d'infection [34-36, 39]. L'approche
Tous les auteurs ont lu et approuvé le manuscrit final.