Peroxynitrite Exposure of CXCL12 Impairs Monocyte, Lymphocyte and Endothelial Cell Chemotaxis, Lymphocyte Extravasation in vivo and Anti-HIV-1 Activity
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Universidade Federal de Minas Gerais
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A exposição do CXCL12 ao peroxinitrito prejudica a quimiotaxia de monócitos, linfócitos e células endoteliais, o extravasamento de linfócitos in vivo e a atividade anti-HIV-1
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Resumo
CXCL12 é uma citocina quimiotática que atrai muitos tipos celulares diferentes para a homeostase e durante a inflamação. Sob condições de estresse, macrófagos e granulócitos produzem fatores como o peroxinitrito como consequência de sua resposta oxidativa. Após breves incubações de CXCL12 com peroxinitrito, a nitração gradual de Tyr7, Tyr61 ou ambos Tyr7 e Tyr61 foi demonstrada por espectrometria de massa, enquanto incubações mais longas causaram a degradação de CXCL12. CXCL12 nativo e as formas nitradas, [3-NT61]CXCL12 e [3-NT7/61As formas de CXCL12 foram sintetizadas quimicamente para avaliar os efeitos da nitração da tirosina na atividade biológica do CXCL12. Todas as formas de CXCL12 apresentaram afinidade de ligação semelhante à heparina, ao receptor de quimiocina acoplado à proteína G CXCR4 e ao receptor de quimiocina atípico ACKR3. No entanto, a nitração aumentou significativamente a afinidade do CXCL12 pelo sulfato de condroitina. A internalização do CXCR4 e o recrutamento da β-arrestina 2 ao CXCR4 foram significativamente reduzidos para [3-NT3]7/61[3-NT]CXCL12 em comparação com CXCL12, enquanto o recrutamento de β-arrestina 2 para ACKR3 foi semelhante para todas as variantes de CXCL12. [3-NT]7/61O CXCL12 apresentou atividade reduzida em ensaios de sinalização de cálcio e em ensaios de quimiotaxia in vitro com monócitos, linfócitos e células endoteliais. Surpreendentemente, a nitração do Tyr61, mas não do Tyr7, protegeu parcialmente o CXCL12 contra a clivagem pela serina protease específica CD26. In vivo , os efeitos foram mais pronunciados em comparação com o CXCL12 nativo. A nitração de qualquer resíduo de Tyr reduziu drasticamente o extravasamento de linfócitos para as articulações em comparação com o CXCL12 nativo. Finalmente, a atividade anti-HIV-1 do [3-NT7]CXCL12 e [3-NT7/61A expressão de CXCL12 foi reduzida, enquanto que a expressão de CXCL12 e [3-NT] também foi reduzida.61Em conclusão, a nitração do CXCL12 ocorre facilmente em contato com peroxinitrito e, especificamente, a nitração da Tyr7 reduz completamente suas atividades biológicas in vitro e in vivo .
Abstract
CXCL12 is a chemotactic cytokine that attracts many different cell types for homeostasis and during inflammation. Under stress conditions, macrophages and granulocytes produce factors such as peroxynitrite as a consequence of their oxidative response. After short incubations of CXCL12 with peroxynitrite, the gradual nitration of Tyr7, Tyr61, or both Tyr7 and Tyr61 was demonstrated with the use of mass spectrometry, whereas longer incubations caused CXCL12 degradation. Native CXCL12 and the nitrated forms, [3-NT61]CXCL12 and [3-NT7/61]CXCL12, were chemically synthesized to evaluate the effects of Tyr nitration on the biological activity of CXCL12. All CXCL12 forms had a similar binding affinity for heparin, the G protein-coupled chemokine receptor CXCR4 and the atypical chemokine receptor ACKR3. However, nitration significantly enhanced the affinity of CXCL12 for chondroitin sulfate. Internalization of CXCR4 and β-arrestin 2 recruitment to CXCR4 was significantly reduced for [3-NT7/61]CXCL12 compared to CXCL12, whereas β-arrestin 2 recruitment to ACKR3 was similar for all CXCL12 variants. [3-NT7/61]CXCL12 was weaker in calcium signaling assays and in in vitro chemotaxis assays with monocytes, lymphocytes and endothelial cells. Surprisingly, nitration of Tyr61, but not Tyr7, partially protected CXCL12 against cleavage by the specific serine protease CD26. In vivo, the effects were more pronounced compared to native CXCL12. Nitration of any Tyr residue drastically lowered lymphocyte extravasation to joints compared to native CXCL12. Finally, the anti-HIV-1 activity of [3-NT7]CXCL12 and [3-NT7/61]CXCL12 was reduced, whereas CXCL12 and [3-NT61]CXCL12 were equally potent. In conclusion, nitration of CXCL12 occurs readily upon contact with peroxynitrite and specifically nitration of Tyr7 fully reduces its in vitro and in vivo biological activities.
Assunto
Quimiocina CXCL12, Inflamação, Ácido peroxinitroso, Fenômenos de química orgânica
Palavras-chave
Chemokine, Post-translational modification, Inflammation, Nitration, Lymphocyte migration
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https://www.frontiersin.org/journals/immunology/articles/10.3389/fimmu.2018.01933/full