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Type: TESE DIGITAL
Degree Level: Doutorado
Title: Estudo dos mecanismos de dimerização e sinalização do IL7RA mutante : Study on the mutant IL7RA mechanisms of dimerization and signaling
Title Alternative: Study on the mutant IL7RA mechanisms of dimerization and signaling
Author: Campos, Livia Weijenborg, 1986-
Advisor: Yunes, José Andrés
Abstract: Resumo: A IL-7 é uma citocina essencial para desenvolvimento, sobrevivência, e proliferação dos timócitos prematuros normais no timo e linfócitos T maduros nos órgãos linfoides periféricos. A cadeia alfa do receptor de IL-7 (IL7Ralfa) é uma proteína transmembrana e não possui atividade quinase em si mesma. A transdução de sinal pelo IL7Ralfa é dependente da proteína tirosina quinase associada JAK1 (Janus quinase 1), ancorada ao domínio intracelular do receptor. Para desempenhar sua função fisiológica o IL7Ralfa forma um heterodímero com o receptor transmembranar de cadeia gama comum (gamac), que traz JAK3 ancorada. A sinalização ocorre apenas na presença de IL-7, quando JAK1 e JAK3 transfosforilam-se mutuamente, levando à ativação de STAT. No entanto, o mecanismo de sinalização de IL7R, isto é, o alinhamento e o movimento das cadeias de interação IL-7Ralfa e gamac ainda é largamente desconhecido. Ao contrário do receptor do tipo selvagem, os mutantes do IL7Ralfa associados à leucemia, descridos pelo nosso grupo e também outros, formam homodímeros e sinalizam constitutivamente na ausência de IL-7, gamac ou JAK3 ou formam heterodímeros mais sensíveis à IL-7. Estas versões mutantes do receptor de IL-7 podem ajudar a entender as características estruturais e dinâmicas que governam a sinalização de IL7R selvagem. Além disso, o melhor entendimento do funcionamento do IL7R mutante pode auxiliar o desenvolvimento de estratégias terapêuticas para os pacientes com leucemia. Neste trabalho investigamos os mecanismos de dimerização e sinalização de mutantes de IL7R com inserção de cisteína bem como de mutantes de IL7R com adição de resíduos carregados positivamente. Os resultados mostraram que a simples inserção de uma cisteína na região extracelular justaposta a membrana (EJM) não é suficiente para a sinalização. A inserção de cisteína deve ser finamente posicionada de modo que as cadeias de hélice alfa interativas estejam alinhadas corretamente. Aminoácidos introduzidos juntamente com a cisteína, como a prolina, exercem papel importante no funcionamento do receptor mutante. A remoção de prolina acarreta em redução de capacidade de sinalização, proliferação e homodimerização. Outro fator a ser considerado são resíduos de serina na região transmembrana (TM) que podem estabilizar os homodímeros de IL7R mutantes, apesar de não serem determinantes na sinalização constitutiva dos mutantes de cisteína. Além dos mutantes com inserção cisteína, existem mutações na região EJM que também estão associados à leucemia, mas possuem inserção de resíduos carregados positivamente (exemplo IL7R-RRI). Neste trabalho verificamos que o IL7R-RRI, forma heterodímeros com a cadeia gamac, conferindo maior sensibilidade à IL-7 se comparado ao IL7R-WT, sendo assim dependente de IL-7, gamac and JAK3. Aparentemente os aminoácidos carregados positivamente RR no IL7R-RRI complementam-se ao resíduo negativo E261 no gamac pela diferença de cargas. Em conclusão, este trabalho revela que a simples inserção de cisteína e formação de um homodímero não é suficiente para a sinalização constitutiva do receptor IL7Ralfa-IL7Ralfa. A funcionalidade do homodímero depende de qual face das alfa-hélices interatuantes que se posicionam frente a frente. Além disso, verificou-se que a inserção de prolinas próximas à cisteína bem como um domínio Serina-X-Serina-X-Serina favorecem a funcionalidade do homodímero. Finalmente, nossos dados de mutantes sem cisteína revelaram que a maior aproximação das porções extracelular juxtamembrana do IL7Ralfa e gamac aumenta a afinidade do receptor pela IL-7

Abstract: IL-7 is an essential cytokine for the development, survival, and proliferation of normal preterm thymocytes in the thymus and mature T lymphocytes in the peripheral lymphoid organs. The IL-7 receptor alpha chain (IL7Ralpha) is a transmembrane protein and has no kinase activity on its own. Signal transduction by IL7Ralpha is dependent on the associated tyrosine kinase protein JAK1 (Janus kinase 1), anchored to the intracellular domain of the receptor. To perform its physiological function IL7Ralpha forms a heterodimer with the common gammac transmembrane receptor (gammac), which brings JAK3 anchored. Signaling occurs only in the presence of IL-7, when JAK1 and JAK3 mutually transphosphorylate, leading to STAT activation. However, the IL7R signaling mechanism, i.e., the alignment and movement of the IL-7Ra and gammac interaction chains is still largely unknown. Unlike the wild-type receptor, IL7Ralpha mutants associated with leukemia, described by our group and others, form homodimers and signal constitutively in the absence of IL-7, gammac or JAK3 or form heterodimers more sensitive to IL-7. These mutant versions of the IL-7 receptor may help to understand the structural and dynamic characteristics that govern wild type IL7R signaling. In addition, a better understanding of the functioning of the mutant IL7R may aid in the development of therapeutic strategies for patients with leukemia. In this work we investigate the dimerization and signaling mechanisms of IL7R mutants with insertion of cysteine as well as IL7R mutants with addition of positively charged residues. The results showed that simple insertion of a cysteine into the extracellular juxtamembrane region (EJM) is not sufficient for signaling. The cysteine insertion should be finely positioned so that the interactive alpha-helix chains are aligned correctly. Amino acids introduced together with cysteine, such as proline, play an important role in the functioning of the mutant receptor. Removal of proline leads to reduction of signaling, proliferation and homodimerization capacity. Another factor to be considered is transmembrane (TM) serine residues that can stabilize the mutant IL7R homodimers, although they are not determinant in the constitutive signaling of cysteine mutants. In addition to mutants with cysteine insertion, there are mutations in the EJM region that are also associated with leukemia, but have positively charged residue insertion (example IL7R-RRI). In this work, we verified that IL7R-RRI forms heterodimers with the gammac chain, conferring greater sensitivity to IL-7 compared to IL7R-WT, thus being dependent on IL-7, gammac and JAK3. Apparently the positively charged amino acids RR in the IL7R-RRI are complemented with the negative residue E261 in the gammac by the difference in charges. In conclusion, this work reveals that simple insertion of cysteine and formation of a homodimer is not sufficient for constitutive IL7Ralpha-IL7Ralphareceptor signaling. The functionality of the homodimer depends on which face of the interacting alpha-hélices that are positioned face to face. In addition, insertion of proline cysteine as well as a Serine-X-Serine-X-Serine domain has been found to favor the functionality of the homodimer. Finally, our cysteine-free mutant data revealed that the greater approximation of the extracellular juxtamembrane portions of IL7Ralpha and gammac increases the affinity for IL-7
Subject: Receptores de Interleucina-7
Leucemia linfoide aguda
Mutação
Receptores de citocinas
Language: Multilíngua
Editor: [s.n.]
Citation: CAMPOS, Livia Weijenborg. Estudo dos mecanismos de dimerização e sinalização do IL7RA mutante: Study on the mutant IL7RA mechanisms of dimerization and signaling. 2019. 1 recurso online (133 p.) Tese (doutorado) - Universidade Estadual de Campinas, Instituto de Biologia, Campinas, SP.
Date Issue: 2019
Appears in Collections:IB - Tese e Dissertação

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