Tyrosine-based signals within the cytoplasmic domain of integral membrane proteins mediate clathrin-dependent protein sorting in the endocytic and secretory pathways. A yeast two-hybrid system was used to identify proteins that bind to tyrosine-based signals. The medium chains (μ 1 and μ 2 ) of two clathrin-associated protein complexes (AP-1 and AP-2, respectively) specifically interacted with tyrosine-based signals of several integral membrane proteins. The interaction was confirmed by in vitro binding assays. Thus, it is likely that the medium chains serve as signal-binding components of the clathrin-dependent sorting machinery.

Summary

 Intestinal Th17 cells are induced and accumulate in response to colonization with a subgroup of intestinal microbes such as segmented filamentous bacteria (SFB) and certain extracellular pathogens. Here, we show that adhesion of microbes to intestinal epithelial cells (ECs) is a critical cue for Th17 induction. Upon monocolonization of germ-free mice or rats with SFB indigenous to mice (M-SFB) or rats (R-SFB), M-SFB and R-SFB showed host-specific adhesion to small intestinal ECs, accompanied by host-specific induction of Th17 cells. Citrobacter rodentium and Escherichia coli O157 triggered similar Th17 responses, whereas adhesion-defective mutants of these microbes failed to do so. Moreover, a mixture of 20 bacterial strains, which were selected and isolated from fecal samples of a patient with ulcerative colitis on the basis of their ability to cause a robust induction of Th17 cells in the mouse colon, also exhibited EC-adhesive characteristics.

Although polarized epithelial cells are well known to maintain distinct apical and basolateral plasma membrane domains, the mechanisms responsible for targeting membrane proteins to the apical or basolateral surfaces have remained elusive. We have identified a novel form of the AP-1 clathrin adaptor complex that contains as one of its subunits μ1B, an epithelial cell-specific homolog of the ubiquitously expressed μ1A. LLC-PK1 kidney epithelial cells do not express μ1B and missort many basolateral proteins to the apical surface. Stable expression of μ1B selectively restored basolateral targeting, improved the overall organization of LLC-PK1 monolayers, and had no effect on apical targeting. We conclude that basolateral sorting is mediated by an epithelial cell-specific version of the AP-1 complex containing μ1B.

We have identified two closely related human proteins (sigma3A and sigma3B) that are homologous to the small chains, sigma1 and sigma2, of clathrin-associated adaptor complexes. Northern and Western blot analyses demonstrate that the products of both the sigma3A and sigma3B genes are expressed in a wide variety of tissues and cell lines. sigma3A and sigma3B are components of a large complex, named AP-3, that also contains proteins of apparent molecular masses of 47, 140 and 160 kDa. In non-neuronal cells, the 47 kDa protein most likely corresponds to the medium chain homolog p47A, and the 140 kDa protein is a homolog of the neuron-specific protein beta-NAP. Like other members of the medium-chain family, the p47A chain is capable of interacting with the tyrosine-based sorting signal YQRL from TGN38. Immunofluorescence microscopy analyses show that the sigma3-containing complex is present both in the area of the TGN and in peripheral structures, some of which contain the transferrin receptor. These results suggest that the sigma3 chains are components of a novel, ubiquitous adaptor-like complex involved in the recognition of tyrosine-based sorting signals.

Although periodontitis has been implicated as a risk factor for various systemic diseases, the precise mechanisms by which periodontitis induces systemic disease remain to be elucidated. We have previously revealed that repeated oral administration of Porphyromonas gingivalis elicits endotoxemia via changes in the gut microbiota of the ileum, and thereby induces systemic inflammation and insulin resistance. However, it is not clear to what extent a single administration of P. gingivalis could affect gut microbiota composition, gut barrier function, and subsequent influx of gut microbiota into the liver. Therefore, in the present study, C57BL/6 mice were orally administered P. gingivalis (strain W83) once and compared to sham-inoculated mice. The phylogenetic structure and diversity of microbial communities in the gut and liver were analyzed by pyrosequencing the 16S ribosomal RNA genes. Serum endotoxin activity was determined by a Limulus amebocyte lysate test. Gene expression in the intestine and expression of 16S rRNA genes in the blood and liver were examined by quantitative polymerase chain reaction. Administration of P. gingivalis significantly altered gut microbiota, with an increased proportion of phylum Bacteroidetes, a decreased proportion of phylum Firmicutes, and increased serum endotoxin levels. In the intestinal tissues, gene expression of tjp-1 and occludin, which are involved in intestinal permeability, were downregulated. Higher amounts of bacterial DNA were detected in the liver of infected mice. Importantly, changes in gut microbiota preceded systemic inflammatory changes. These results further support the idea that disturbance of the gut microbiota composition by orally derived periodontopathic bacteria may be a causal mechanism linking periodontitis and systemic disease.