Investigating alternative and emerging roles of the complement system protein C3
(2024) MOBN03 20232Degree Projects in Molecular Biology
- Abstract
- The complement system is an ancient component of the immune system, comprising three pathways: classical, lectin and alternative pathways. Central to these pathways is complement component C3, which converges the three pathways. C3 can be enzymatically cleaved into C3a which functions as an anaphylatoxin, and C3b, which functions as an opsonin. Previously, C3 was understood as a serum protein, however, emerging evidence suggests it has broader effects, including homeostatic functions in T-cells, playing a part in autophagy of pancreatic ꞵ-cells, and the removal of intracellular pathogens. C3 can be found in the cytosol through various sources including internalization of the opsonized pathogen, retrotranslocation from endoplasmic reticulum... (More)
- The complement system is an ancient component of the immune system, comprising three pathways: classical, lectin and alternative pathways. Central to these pathways is complement component C3, which converges the three pathways. C3 can be enzymatically cleaved into C3a which functions as an anaphylatoxin, and C3b, which functions as an opsonin. Previously, C3 was understood as a serum protein, however, emerging evidence suggests it has broader effects, including homeostatic functions in T-cells, playing a part in autophagy of pancreatic ꞵ-cells, and the removal of intracellular pathogens. C3 can be found in the cytosol through various sources including internalization of the opsonized pathogen, retrotranslocation from endoplasmic reticulum (ER) and alternative translation from the second translation site. The aim of this thesis is to investigate alternative roles of intracellular C3, previously shown to affect the secretion of cytokines. C3 KO clones were generated as well as clones only expressing cytosolic C3. The results demonstrated that C3 does have an effect on the secretion of pro-inflammatory cytokines when compared to WT during infection with Moraxella catarrhalis RH4 and Yersinia enterocolitica CCUG4586. This was observed in two cell lines, A529 as well as Caco-2. Additionally, it was observed that C3 knockout resulted in a downregulation of Toll-like receptors 1, 2, 4 and 9 at the mRNA level, yet further experiments are required in order to confirm this observation on the protein level. Nevertheless, the non-canonical roles of C3 and its function intracellularly still require further investigation as it is an emerging field. (Less)
- Popular Abstract (Swedish)
- Utforskandet av nya roller av komplement proteinet C3
Komplementsystemet är en uråldrig evolutionär mekanism i det medfödda immunförsvaret och funkar som en av kroppens första försvarslinje. I detta gamla system finns det ett protein som sticker lite mer, ett protein som har en central roll i komplementsystemet, nämligen komplement protein C3. Inte nog med att den har en viktig roll i framkallning av inflammation vid utrotning av patogener, C3 sammanlänkar även det adaptiva immunförsvaret. Det har lett till att vissa har gett namnet "Schweizisk armékniv’’. Ett passande namn, då ny data har visat att dess roll är ännu bredare än tidigare känd: involverad i utrotning av intracellulära patogener och förebyggande av ꞵ-cell apoptos i... (More) - Utforskandet av nya roller av komplement proteinet C3
Komplementsystemet är en uråldrig evolutionär mekanism i det medfödda immunförsvaret och funkar som en av kroppens första försvarslinje. I detta gamla system finns det ett protein som sticker lite mer, ett protein som har en central roll i komplementsystemet, nämligen komplement protein C3. Inte nog med att den har en viktig roll i framkallning av inflammation vid utrotning av patogener, C3 sammanlänkar även det adaptiva immunförsvaret. Det har lett till att vissa har gett namnet "Schweizisk armékniv’’. Ett passande namn, då ny data har visat att dess roll är ännu bredare än tidigare känd: involverad i utrotning av intracellulära patogener och förebyggande av ꞵ-cell apoptos i bukspottkörteln. Dessa nya upptäckter har lett till en omvärdering av C3 proteinet övergripande roll.
Vår forskning går ut på att få en bättre förståelse för C3:s alternativa roller, med hypotesen att den kan påverka utsöndringen av signalproteiner, mer kända som cytokiner. Våra preliminära data har visat att det finns en tydlig minskning av utsöndrandet av pro-inflammatoriska signalproteiner, bättre kända som cytokiner, när C3 har slagit ur. Detta har också observerats i ett annat experiment som mätte aktivering av transkriptionsfaktor NF-κB, ett viktigt protein som är involverat i inflammation i till exempel infektion av bakterier.
Vägen vi tog för att bättre insikt
För att få en bättre förståelse av C3 roll behöver vi jämföra den preliminära data med en annan epitelial cellinje, då det är en bra modell på grund av dess goda respons till olika stimuli. Efter vi valde en celltyp som finns i yttersta lagret i tarmarna använde vi CRISPR/Cas9, en metod som funkar som en genetisk sax som har förmågan att hitta och klippa exakt i genen vi är ute efter i det mänskliga genomet. Denna metod är så exakt att om C3 genen hade varit en penna på 15cm, så hade det mänskliga genomet varit ungefär 92 km. Resultatet av behandlingen kan bekräftas genom att se huruvida C3 fortfarande finns närvarande eller inte i cellerna.
Varför är detta så viktigt?
C3 proteinet betraktades först som ett serum protein, men har en mer betydelsefull roll än vad man ursprungligen har förstått. Det har visats i dess roll i förvarandet av ꞵ-cell celler i bukspottkörteln, så väl som utrotning av intracellulära patogener. Under infektion av olika bakterier har vi lyckats se en minskning av utsöndring av proinflammatoriska cytokiner när C3 har slagit ut, vilket innebär att någon intracellulär funktion existerar. Vi har även lyckats upptäcka en minskning i uttrycket av andra proteiner som har förmågan att känna igen bakterier när C3 slås ut. När dessa proteiner binder till delar av bakterierna de känner igen skickas signaler till proteiner inne i cellen, som i sin tur leder till uttryck av proinflammatoriska gener och cytokiner. Med en bättre förståelse av intracellulär C3’s funktion, kan vi i framtiden förhoppningsvis skapa läkemedel som fokuserar på immune funktioner med fokus på infektion eller autoimmuna sjukdomar, i relation till C3.
Masterexamen i Molekylärbiologi 60 hp 2024
Biologiska institutionen, Lunds universitet
Handledare: Prof. Anna Blom, Dr. Katarzyna Kuska
Avdelning av Medicinsk Proteinkemi, Lund Universitet (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
http://lup.lub.lu.se/student-papers/record/9176408
- author
- Moradi, Saleh Sadegh
- supervisor
-
- Anna Blom LU
- Katarzyna Kuska LU
- organization
- course
- MOBN03 20232
- year
- 2024
- type
- H2 - Master's Degree (Two Years)
- subject
- language
- English
- id
- 9176408
- date added to LUP
- 2024-10-10 14:40:36
- date last changed
- 2024-10-10 14:40:36
@misc{9176408,
abstract = {{The complement system is an ancient component of the immune system, comprising three pathways: classical, lectin and alternative pathways. Central to these pathways is complement component C3, which converges the three pathways. C3 can be enzymatically cleaved into C3a which functions as an anaphylatoxin, and C3b, which functions as an opsonin. Previously, C3 was understood as a serum protein, however, emerging evidence suggests it has broader effects, including homeostatic functions in T-cells, playing a part in autophagy of pancreatic ꞵ-cells, and the removal of intracellular pathogens. C3 can be found in the cytosol through various sources including internalization of the opsonized pathogen, retrotranslocation from endoplasmic reticulum (ER) and alternative translation from the second translation site. The aim of this thesis is to investigate alternative roles of intracellular C3, previously shown to affect the secretion of cytokines. C3 KO clones were generated as well as clones only expressing cytosolic C3. The results demonstrated that C3 does have an effect on the secretion of pro-inflammatory cytokines when compared to WT during infection with Moraxella catarrhalis RH4 and Yersinia enterocolitica CCUG4586. This was observed in two cell lines, A529 as well as Caco-2. Additionally, it was observed that C3 knockout resulted in a downregulation of Toll-like receptors 1, 2, 4 and 9 at the mRNA level, yet further experiments are required in order to confirm this observation on the protein level. Nevertheless, the non-canonical roles of C3 and its function intracellularly still require further investigation as it is an emerging field.}},
author = {{Moradi, Saleh Sadegh}},
language = {{eng}},
note = {{Student Paper}},
title = {{Investigating alternative and emerging roles of the complement system protein C3}},
year = {{2024}},
}