Regulation of immunoglobulin transcription

Abstract

Each Ig V-region has its own upstream promoter and the promoter of a mature Ig gene is thereby selected during the V(D)J recombination process. Upon comparison, it is evident that only one transcription factor binding site, the octamer, is preserved within all promoters. The octamer motif and the binding Oct-proteins are crucial for Ig promoter function, but not sufficient for a high level of transcription. We have compared mouse and human Igk promoters in detail and found that other DNA elements were conserved between subgroups of V regions. This was true also between related mouse and human subgroups. To study Ig promoter function, we have used the SP6 k promoter as a model promoter. This promoter contains several sites that are conserved in certain Igk promoter subgroups, in addition to the octamer. The promoter is dependent on a functional octamer but needs the other regions to stimulate transcription at a high level. Mutations of the octamer that lowered the affinity for Oct-proteins were functionally compensated for by the surrounding regions of the SP6 k promoter, indicating that Oct-proteins are qualitative, rather than quantitative, regulators of Igk promoter function. In the region between the octamer and TATA-box we could detect two octamer-dependent costimulatory regions, A and B, centered around a CCCT-motif and an E-box. Two proteins, FA and FB, were found to bind the sequences and the A region functioned in a differentiation-specific manner. Ig transcription is also dependent on NFkB. NFkB is an attractive drug target and we used its role in Ig transcription to test six different N-substituted benzamides for NFkB-inhibitory properties. Using a model system based on the 70Z/3 cell line, we could show that compounds with a N-acetyl substitution were able to interfere with NFkB and that a chloride substitution also gave apoptosis-inducing properties.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

Denna avhandling är uppbyggd kring fyra artiklar som berör reglering av gener i B-celler. B-cellerna är en viktig del av vårt immunförsvar, de sköter produktionen av antikroppar som hjälper till att skydda våra slemhinnor och vårt inre från sjukdomsframkallande bakterier och virus. Kroppens försvar mot sådana patogener består av flera delar, inklusive vår hud och våra slemhinnor. Immunförsvaret hör till de mer sofistikerade delarna, det omfattar flera olika celltyper och lösliga komponenter som samverkar i ett komplicerat nätverk. En av immunförsvarets egenskaper är förmågan att minnas en patogen vi stött på förr och reagera snabbare nästa gång den träffas på. Denna egenskap ligger till grund för våra vacciner och det faktum att vi bara blir sjuka en gång i våra barnsjukdomar. Minnet är beroende av lymfocyterna, en grupp vita blodkroppar som innefattar B-celler och T-celler. Dessa är också ansvariga för två andra karakteristika hos immunförsvaret, specificiteten och variabiliteten. B- och T-celler känner igen patogener via proteiner på cellytan. Varje B- och T-cell har en unik specificitet, dvs har förmågan att känna igen en unik struktur. Genom att producera miljoner olika B- och T-celler varje dag så söker vi igenom kroppen kontinuerligt efter saker som inte hör hemma där. Om några av dessa cellerna reagerar på något så kommer de att aktiveras och börja mångfaldiga sig genom celldelning. För B-cellerna innebär det att börja producera antikroppar i en hastighet av upp emot 10 000 per sekund. Antikropparna är helt enkelt en löslig variant av cellyteproteinet som kände igen bakterien/viruset från början. De verkar genom att binda till exempelvis bakterien och därigenom utlöses flera processer med målet att döda eller inaktivera den. Ytterligare en viktig egenskap hos immunsystemet är förmågan att tolerera oss själva. Variabiliteten hos B- och T cellerna skapas slumpmässigt och därigenom bildas också strukturer som känner igen våra egna vävnader. Om inte toleransen fungerar så kan immunsystemet attackera oss själva och därmed utlösa en autoimmun sjukdom.



Ritningarna till våra proteiner ligger i våra gener. Proteinerna i sin tur är de som till stor del bygger upp cellen och som genomför de flesta av de processer som cellen utför. Informationen ligger kodad i de 46 DNA-strängar som ingår i kromosomerna. Med hjälp av ett proteinmaskineri läses genens DNA av (transkriberas) och fungerar som mall för att tillverka en sträng av aminosyror, grunden till ett protein. Alla celler innehåller samtliga gener men skiljer sig i att de utnyttjar olika uppsättningar. En fettcell skiljer sig alltså från en B-cell genom att den transkriberar en annan uppsättning gener, därav innehåller B-cellen och fettcellen olika uppsättningar proteiner och gör alltså helt olika saker. Reglering av transkription sker med hjälp av proteiner som binder till specifika regioner på DNA-molekylen och påverkar avläsningen. En sådan region är promotorn som befinner sig precis i början av genen, där transkriptionen startar.



I de tre första artiklarna som ingår i denna avhandling har vi analyserat en antikroppspromotor. I promotorn har vi kunnat identifiera bindningsställen för genreglerande proteiner och sett att de har betydelse för avläsningen av antikroppsgenen. Vi har också studerat de inbördes interaktionerna mellan bindningsställena och visat på en del av deras funktion. Detta gör vi för att dels specifikt försöka förstå hur antikroppspromotorerna fungerar, men också för att försöka identifiera genreglerande proteiner som i stort är viktiga för B-cellens utveckling.



I den sista artikeln har vi analyserat några kemiska föreningars förmåga att inhibera ett specifikt genreglerande proteinkomplex (NFkB) och att inducera celldöd. NFkB är nödvändigt för att cellen skall kunna producera antikroppar och vi har använt detta faktum för att mäta effekten av de kemiska föreningarna. Inhibering av NFkB leder till produktion av färre antikroppar. NFkB är emellertid också involverat i flera andra processer. Proteinkomplexet aktiveras bland annat i flera olika celler vid inflammation och påverkar produktionen av en mängd inflammatoriska substanser. Dessutom är NFkB involverad i celldöd och i celldelning, NFkB kan fungera skyddande i cellen och till exempel motverka cytostatika under behandling av tumörer. De föreningar som vi har analyserat har föreslagits kunna öka effekten av kemoterapi eller strålbehandling och en av substanserna (declopramide) testas just nu i en klinisk prövning i USA (se http://www.oxigene.com). Vår hypotes var att de gjorde detta genom att inhibera NFkB. När vi testade substanserna kunde vi se att små modifikationer av substanserna gav ämnen som direkt inducerade celldöd eller inhiberade NFkB. Dessa egenskaper kan vara till nytta för ett framtida läkemedel, både vid behandling av tumörer och vid behandling av inflammatoriska sjukdomar.

• author: Liberg, David
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Pelkonen, Jukka, Kuopio University, Finland
• organization: Immunology (research group)
• publishing date: 2001
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Immunology in the medical area
• keywords: N-substituted benzamides, NFkB, transcription, B cells, immunoglobulin, Immunology, serology, transplantation, Immunologi, serologi
• pages: 128 pages
• defense location: Rune Grubb salen, BMC
• defense date: 2001-09-25 10:15:00
• language: English
• LU publication?: yes
• id: 97d42295-4972-4f04-8968-529f9fa12a8f (old id 41801)
• date added to LUP: 2016-04-04 11:11:08
• date last changed: 2018-11-21 21:03:12