Estudos sobre o papel de interferon stimulated gene 15 (ISG15) como uma citocina reguladora da produção de interleucina-10 em monócitos humanos

Abstract

A proteína ISG15 é o produto de um gene estimulado por interferons (IFN) do tipo I. Além de um papel de proteína semelhante à ubiquitina, ela é frequentemente descrita na literatura interagindo com o sistema imune, sendo capaz de regular proteínas que participam de vias de sinalização importantes como a JAK1, ERK1, STAT1 e RIG-I. ISG15 é também importante na resposta a infecções virais. Além dessas atividades intracelulares, ISG15 é secretada sendo capaz de induzir quimiotaxia em neutrófilos, estimular a proliferação de células NK, estimular a atividade citotóxica de monócitos e induzir a produção de IFN? por linfócitos T e células NK. Os mecanismos responsáveis pela capacidade de ISG15 de ativar células e genes imunes são pouco conhecidos, diante disso, buscou-se investigar o papel de citocina dessa proteína e seus potenciais mecanismos de ação. Nessa tese, foi observado que ISG15 é capaz de induzir a produção de IL-10 em monócitos primários de forma dose-dependente. Além disso, utilizando dados de transcriptoma, foi observada uma correlação significativa entre células mielóides, ISG15 e IL-10 e entre células linfóides e IFN?, essa última, corroborando estudos anteriores. Também com o auxílio dos bancos de dados, foi observado que a produção de IL-10 induzida por ISG15 está associada a MAPKs e PI3K em indivíduos saudáveis. Esse dado foi demonstrado com experimentos in vitro. Além disso, demonstrou-se que o eixo ISG15/IL-10 está amplificado em lesões causadas por M. leprae, mas ausente em indivíduos com tuberculose ativa embora ISG15 per se esteja fortemente correlacionada à inflamação e gravidade dessa patogenia. Por último, com a finalidade de identificar um possível receptor de ISG15, ensaios de purificação por afinidade em tandem foram realizados utilizando ISG15 fusionada aos motivos STREP e FLAG e proteínas de membranas de leucócitos totais. A precipitação permitiu identificar alvos de ISG15 já descritos na literatura além de proteínas de membrana que podem atuar como possíveis receptores, porém outros estudos precisam ser realizados para avaliar um potencial mecanismo de sinalização desencadeado por essa ligação. Em conclusão, esse estudo determina a produção de IL-10 como uma nova atividade biológica para ISG15, propõe essa proteína como um marcador de gravidade da para infecções por micobactérias e sugere alvos de ISG15 presentes na superfície de leucócitos humanos que podem atuar como potenciais receptores dessa proteína.

Abstract : In humans, interferon stimulated gene (ISG) 15 deficiency may lead to inflammatory interferonpathies and mycobacterial disease, which has been previously linked to its extracellular cytokine-like activity. Here, a novel role for secreted ISG15 as IL-10 inducer, unique to human primary monocytes, is demonstrated. Moreover, a significant correlation of ISG15-induced monocyte/IL-10 and lymphoid/IFN? expression, which was associated with p38 MAPK and PI3K signalling in healthy volunteers, was found employing targeted in vitro and ex vivo system analysis of novel and established human transcriptomic datasets. In human mycobacterial infections, the ISG15/IL10 axis was amplified in leprosy, whereas ISG15 strongly correlated to inflammation and disease severity in active tuberculosis (TB). The specificity and MAPK/PI3K-dependence of ISG15-induced monocyte IL-10 production was confirmed in vitro using CRISPR/Cas9 knockout and pharmacological inhibitors. In this study, we have also attempted to identify a potential receptor using tandem affinity purification assays with ISG15 fused to STREP-FLAG motifs and membrane proteins from total leukocytes. This assay led to the identification of potential ISG15 receptors but other studies must be carried out to evaluate a signalling mechanism potentially triggered by this binding. In conclusion, this study determines the production of IL-10 as a new biological activity for ISG15, proposes this protein as a marker of severity of mycobacterial infections and suggests new ISG15 targets present on the surface of human leukocytes that can act as potential receptors.