SS
Sujay Singh
Author with expertise in NF-?B Signaling in Inflammation and Cancer
Achievements
Cited Author
Key Stats
Upvotes received:
0
Publications:
11
(45% Open Access)
Cited by:
4,321
h-index:
30
/
i10-index:
43
Reputation
Biology
< 1%
Chemistry
< 1%
Economics
< 1%
Show more
How is this calculated?
Publications
0

Curcumin (diferuloylmethane) down-regulates the constitutive activation of nuclear factor–κB and IκBα kinase in human multiple myeloma cells, leading to suppression of proliferation and induction of apoptosis

Alok Bharti et al.Jan 15, 2003
Abstract Because of the central role of the transcription factor nuclear factor–κB (NF-κB) in cell survival and proliferation in human multiple myeloma (MM), we explored the possibility of using it as a target for MM treatment by using curcumin (diferuloylmethane), an agent known to have very little or no toxicity in humans. We found that NF-κB was constitutively active in all human MM cell lines examined and that curcumin, a chemopreventive agent, down-regulated NF-κB in all cell lines as indicated by electrophoretic mobility gel shift assay and prevented the nuclear retention of p65 as shown by immunocytochemistry. All MM cell lines showed consitutively active IκB kinase (IKK) and IκBα phosphorylation. Curcumin suppressed the constitutive IκBα phosphorylation through the inhibition of IKK activity. Curcumin also down-regulated the expression of NF-κB–regulated gene products, including IκBα, Bcl-2, Bcl-xL, cyclin D1, and interleukin-6. This led to the suppression of proliferation and arrest of cells at the G1/S phase of the cell cycle. Suppression of NF-κB complex by IKKγ/NF-κB essential modulator-binding domain peptide also suppressed the proliferation of MM cells. Curcumin also activated caspase-7 and caspase-9 and induced polyadenosine-5′-diphosphate-ribose polymerase (PARP) cleavage. Curcumin-induced down-regulation of NF-κB, a factor that has been implicated in chemoresistance, also induced chemosensitivity to vincristine and melphalan. Overall, our results indicate that curcumin down-regulates NF-κB in human MM cells, leading to the suppression of proliferation and induction of apoptosis, thus providing the molecular basis for the treatment of MM patients with this pharmacologically safe agent.
0

Molecular Cloning and Characterization of Bif-1

Sandy Cuddeback et al.Jan 1, 2001
Bax is a proapoptotic member of the Bcl-2 protein family that commits the cell to undergo programmed cell death in response to apoptotic stimuli. To gain further insights into Bax mechanisms, we have identified a novel Bax-binding protein, termed Bif-1, by using a yeast two-hybrid cloning technique. Bif-1 is an evolutionarily conserved cytoplasmic protein that contains a predicted Src homology 3 (SH3) domain located near its C terminus but shares no significant homology with members of the Bcl-2 family. A Northern blot analysis indicates that Bif-1 is expressed in most tissues with abundant expression in heart and skeletal muscle. Bif-1 is capable of interacting with Bax as demonstrated by yeast two-hybrid, coimmunoprecipitation, and immunofluorescence studies. Induction of apoptosis in murine pre-B hematopoietic cells FL5.12 by interleukin-3 withdrawal results in increased association of Bax with Bif-1, which is accompanied by a conformational change in the Bax protein. Overexpression of Bif-1 promotes Bax conformational change, caspase activation, and apoptotic cell death in FL5.12 cells following interleukin-3 deprivation. Bif-1 thus represents a new type of regulator of Bax-mediated signaling pathways for apoptosis.AF350371 Bax is a proapoptotic member of the Bcl-2 protein family that commits the cell to undergo programmed cell death in response to apoptotic stimuli. To gain further insights into Bax mechanisms, we have identified a novel Bax-binding protein, termed Bif-1, by using a yeast two-hybrid cloning technique. Bif-1 is an evolutionarily conserved cytoplasmic protein that contains a predicted Src homology 3 (SH3) domain located near its C terminus but shares no significant homology with members of the Bcl-2 family. A Northern blot analysis indicates that Bif-1 is expressed in most tissues with abundant expression in heart and skeletal muscle. Bif-1 is capable of interacting with Bax as demonstrated by yeast two-hybrid, coimmunoprecipitation, and immunofluorescence studies. Induction of apoptosis in murine pre-B hematopoietic cells FL5.12 by interleukin-3 withdrawal results in increased association of Bax with Bif-1, which is accompanied by a conformational change in the Bax protein. Overexpression of Bif-1 promotes Bax conformational change, caspase activation, and apoptotic cell death in FL5.12 cells following interleukin-3 deprivation. Bif-1 thus represents a new type of regulator of Bax-mediated signaling pathways for apoptosis.AF350371 interleukin-3 Src homology 3 Bcl-2 homology 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonic acid polyacrylamide gel electrophoresis fluorescein isothiocyanate green fluorescent protein apoptosis-linked gene 2 Programmed cell death, or apoptosis, is defined as a physiological process that plays a critical role in the normal development and maintenance of tissue homeostasis by eliminating infected, mutated, or damaged cells in essentially all multicellular organisms (1Raff M.C. Nature. 1992; 356: 397-400Crossref PubMed Scopus (2486) Google Scholar, 2Vaux D.L. Korsmeyer S.J. Cell. 1999; 96: 245-254Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (1349) Google Scholar). Dysregulation of this physiological cell death process, resulting in defects in normal cell turnover, is implicated in the pathogenesis of many types of diseases, including cancer, autoimmune disease, neurodegenerative disorders, and AIDS (3Thompson C.B. Science. 1995; 267: 1456-1462Crossref PubMed Scopus (6162) Google Scholar). Apoptosis is caused by the activation within cells of a family of cysteine proteases, which specifically cleave their substrates at aspartic acid residues. These proteases are known as "caspases." The Bcl-2 family proteins appear to control the "decision" step of apoptosis, determining whether certain caspases will or will not become activated (4Reed J.C. Oncogene. 1998; 17: 3225-3236Crossref PubMed Scopus (935) Google Scholar, 5Adams J.M. Cory S. Science. 1998; 281: 1322-1326Crossref PubMed Scopus (4755) Google Scholar, 6Korsmeyer S.J. Cancer Res. 1999; 59: 1693s-1700sPubMed Google Scholar). Antiapoptotic members of the Bcl-2 family such as Bcl-2 and Bcl-xL tend to prevent activation of these terminal effector proteases, whereas proapoptotic members Bax and BAK facilitate caspase activation. Bax is the first proapoptotic homologue of the Bcl-2 family, which was identified by coimmunoprecipitation with the Bcl-2 protein (7Oltvai Z.N. Milliman C.L. Korsmeyer S.J. Cell. 1993; 74: 609-619Abstract Full Text PDF PubMed Scopus (5823) Google Scholar). Overexpression of Bax accelerates cell death induced by a wide range of cytotoxic insults, whereas loss of Bax expression has been observed in a wide variety of human cancers and also contributes to poor response to chemotherapeutic drugs (8Reed J.C. Krammer Nagata Behring Institute Mitteilungen. 97. Behring Institute Mitteilungen, Marburg, Germany1996: 72-100Google Scholar). Activation of this proapoptotic protein appears to involve intracellular translocation and homodimerization (9Gross A. McDonnell J.M. Korsmeyer S.J. Genes Dev. 1999; 13: 1899-1911Crossref PubMed Scopus (3224) Google Scholar). Apoptotic stimuli induce a conformational change of the Bax protein, resulting in exposure of its N and C termini that appears to be required for the cytosolic Bax protein to move to the membranes of mitochondria where it inserts as a homodimer (10Wolter K.G. Hsu Y.T. Smith C.L. Nechushtan A. Xi X.G. Youle R.J. J. Cell Biol. 1997; 139: 1281-1292Crossref PubMed Scopus (1562) Google Scholar, 11Gross A. Jockel J. Wei M.C. Korsmeyer S.J. EMBO J. 1998; 17: 3878-3885Crossref PubMed Scopus (961) Google Scholar, 12Nechushtan A. Smith C.L. Hsu Y.T. Youle R.J. EMBO J. 1999; 18: 2330-2341Crossref PubMed Scopus (622) Google Scholar). Evidence has accumulated that mitochondria play an important role in the control of apoptosis (13Green D.R. Reed J.C. Science. 1998; 281: 1309-1312Crossref PubMed Google Scholar). Cytochrome c resides in the intermembrane space of mitochondria of healthy cells. Once released from mitochondria, cytochrome c binds to and activates Apaf-1, a human homologue of the Caenorhabditis elegans cell death protein CED-4 (14Li P. Nijhawan D. Budihardjo I. Srinivasula S.M. Ahmad M. Alnemri E.S. Wang X. Cell. 1997; 91: 479-489Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (6157) Google Scholar). Activated Apaf-1 then forms complexes with pro-caspase 9, resulting in caspase activation and apoptosis induction. Overexpression of proapoptotic Bcl-2 family proteins Bax, BAK, and BID induces cytochrome c release through a Bcl-2 suppressible mechanism (4Reed J.C. Oncogene. 1998; 17: 3225-3236Crossref PubMed Scopus (935) Google Scholar). Thus, one possibility is that Bax may form selective channels for cytochrome c release from the inter-membrane space of mitochondria into the cytosol, although exactly how mitochondrial apoptogenic molecules escape during apoptosis remains controversial. To gain further insights into Bax action, we performed a yeast two-hybrid screening to identify proteins that can bind to Bax. Here we describe the molecular cloning and functional characterization of a novel protein, termed Bif-1 for Bax-interacting factor-1, which interacts physically with the Bax protein and influences cell life and death. The human Bif-1 cDNA in pJG4–5 was obtained from a yeast two-hybrid screening by using LexA-Bax (ΔTM) as bait. After digestion with EcoRI and XhoI, the Bif-1 cDNA was subcloned into the yeast two-hybrid vector pEG202 (15Golemis E.A. Gyuris J. Brent R. Ausubel F.M. Brent R. Kingston R.E. Moore D.D. Seidman J.G. Smith J.A. Struhl K. Current Protocols in Molecular Biology. J. Wiley & Sons, Inc., New York1994: 13.14.1-13.14.17Google Scholar) or the mammalian expression vector pK-SFFV that was generated by replacing the CMV promoter of pcDNA3.1 (Invitrogen, Carlsbad, CA) with the SFFV-LTR promoter from the SFFV-neo plasmid (16Fuhlbrigge R.C. Fine S.M. Unanue E.R. Chaplin D.D. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1988; 85: 5649-5653Crossref PubMed Scopus (135) Google Scholar). The Bif-1 open reading frame was cloned in-frame into theEcoRI/XhoI-digested vector pEGFP-C2 (CLONTECH Lab, Inc., Palo Alto, CA), pGEX4T-1 (Amersham Pharmacia Biotech, Inc., Piscataway, NJ), or theEcoRI/SalI-digested pFLAG-CMV2 vector (17Wang H.-G. Rapp U.R. Reed J.C. Cell. 1996; 87: 629-638Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (701) Google Scholar). All other plasmids have been described (18Komatsu K. Miyashita T. Hang H. Hopkins K.M. Zheng W. Cuddeback S. Yamada M. Lieberman H.B. Wang H.G. Nat. Cell Biol. 2000; 2: 1-6Crossref PubMed Scopus (122) Google Scholar). Two-hybrid screens were performed essentially as described (15Golemis E.A. Gyuris J. Brent R. Ausubel F.M. Brent R. Kingston R.E. Moore D.D. Seidman J.G. Smith J.A. Struhl K. Current Protocols in Molecular Biology. J. Wiley & Sons, Inc., New York1994: 13.14.1-13.14.17Google Scholar) in Saccharomyces cerevisiaeEGY48 cells with plasmid pEG202 encoding LexA-Bax (ΔTM), fusion protein (19Sato T. Hanada M. Bodrug S. Irie S. Iwama N. Boise L.H. Thompson C.B. Golemis E. Fong L. Wang H.-G. Reed J.C. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1994; 91: 9238-9242Crossref PubMed Scopus (588) Google Scholar), and human fetal brain cDNA library cloned into pJG4–5 (CLONTECH). Candidate clones were isolated from yeast colonies formed on leucine-deficient agar plates with detectable β-galactosidase activity and retested by cotransformation with the bait expressing plasmids. A human 12-lane multiple tissue Northern blot (CLONTECH) was hybridized at 68 °C overnight in Church buffer (0.5 m NaPO4, pH 7.1, 2 mm EDTA, 0.1% sodium pyrophosphate, 7% SDS) containing 100 μg of single-stranded DNA and a [32P]dCTP-labeled probe (1.8 × 109cpm/ml) generated from an 0.8-kilobase N-terminal Bif-1 cDNA as template and random primers (Life Technologies, Inc., Baltimore, MD). FL5.12 cells were maintained in interleukin-3 (IL-3)1-containing medium and transfected with 25 μg of pK-SFFV-Bif-1 or parental vector DNA (Neo) by electroporation as described (20Wang H.-G. Millan J.A. Cox A.D. Der C.J. Rapp U.R. Beck T. Zha H. Reed J.C. J. Cell Biol. 1995; 129: 1103-1114Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar). 293 or 293T cells were transfected by a calcium phosphate method. Stable transfectants were selected by 1 mg/ml G418. The cell viability was determined by trypan blue dye exclusion, 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide (Thiazolyl blue) assay, and flow cytometric analysis. Cells were lysed in Nonidet P-40 lysis buffer (20 mm Tris-HCl, pH 8.0, 137 mm NaCl, 1.5 mm MgCl2, 1 mm EDTA, 0.2% Nonidet P-40) or 3-[(3-cholamidopropyl)dimethylammonio]-1-propanesulfonic acid (Chaps) lysis buffer (150 mm NaCl, 10 mm Hepes, pH7.4, 1% Chaps) containing 1 mm phenylmethylsulfonyl fluoride, 5 μg/ml leupeptin, 1 μg/ml pepstatin A, and 5 μg/ml aprotinin. Immunoprecipitation and immunoblot assays were performed as described (18Komatsu K. Miyashita T. Hang H. Hopkins K.M. Zheng W. Cuddeback S. Yamada M. Lieberman H.B. Wang H.G. Nat. Cell Biol. 2000; 2: 1-6Crossref PubMed Scopus (122) Google Scholar) with the indicated antibodies. The anti-Bif-1 polyclonal antiserum was generated in rabbits using glutathioneS-transferase-Bif-1 fusion protein as immunogen. The glutathione S-transferase-Bif-1 protein was produced inEscherichia coli DH5α cells and purified by glutathione-Sepharose according to manufacturer's recommendations (Amersham Pharmacia Biotech). Cells were cultured with 25 nm MitoTracker CMTMRos (Molecular Probes, Eugene, OR) for 30 min prior to fixation in 4% paraformaldehyde and permeabilization in 0.5% Triton X-100. Immunofluorescent staining was performed as described (18Komatsu K. Miyashita T. Hang H. Hopkins K.M. Zheng W. Cuddeback S. Yamada M. Lieberman H.B. Wang H.G. Nat. Cell Biol. 2000; 2: 1-6Crossref PubMed Scopus (122) Google Scholar) with anti-FLAG M2 monoclonal antibody (Sigma, St. Louis, MO), anti-Bax N20 rabbit antiserum (Santa Cruz Biotechnology, Santa Cruz, CA), or anti-Bif-1 monoclonal antibody (Imgenex Corp., San Diego, CA), which was detected by either fluorescein isothiocyanate (FITC)-conjugated or rhodamine-conjugated secondary antibodies (Chemicon International, Inc., Temecula, CA). To identify cDNAs encoding proteins that can bind to Bax, we performed a yeast two-hybrid screening using a LexA-Bax as the bait. A screen of 1.5 million independent transformants from a human brain Matchmaker cDNA library yielded 68 clones positive for bothGAL1-LEU2 and GAL1-lacZ reporter gene expression. Of these, 3 clones (numbers 3, 8, and 21) encoded the same protein, designated Bif-1, for Bax-interacting factor-1. The rest of the clones were single clones, the sequences of which were not identifiable or encoded artificial proteins. Surprisingly, no Bcl-2 family members were found in this yeast two-hybrid screen, although they are no doubt expressed in the human brain cDNA library used and previously have been shown to interact with the Bax protein. All three Bif-1 cDNAs contained an open reading frame encoding a predicted protein of 365 amino acids (Fig. 1). Sequence alignment analysis revealed that Bif-1 contains a region located in the C terminus of the protein with significant similarity to the Src homology 3 (SH3) domain, which plays an important role in signal transduction pathways and is involved in cell-cell communication (21Morton C.J. Campbell I.D. Curr. Biol. 1994; 4: 615-617Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (71) Google Scholar, 22Pawson T. Nature. 1995; 373: 573-580Crossref PubMed Scopus (2211) Google Scholar). Bif-1, however, does not contain any of the conserved Bcl-2 homology (BH) domains of the Bcl-2 family proteins. We also performed BLAST searches to identify additional previously undescribed homologues of Bif-1 in mouse and possibly in the nematode C. elegansand the fruit fly Drosophila melanogaster. As shown in Fig.1, the mouse Bif-1 protein contains 365 amino acids and shares 96% overall amino acid identity with human Bif-1, as deduced from expressed sequence tag clones AA615579, AA517877, AA592742, and AI159401. TheC. elegans Bif-1 (AAB52640) is 366 amino acids in length and shares 42% identity and 59% similarity with the human Bif-1 protein. The D. melanogaster gene (AAF57578) encodes a protein of 426 amino acids that shares 39% identity and 57% similarity with human Bif-1. Northern blot analysis was used to assess the expression of Bif-1 mRNA in various human tissues. Hybridization with a Bif-1 probe revealed expression ofBif-1 in most tissues, with abundant expression in heart, skeletal muscle, kidney, and placenta (Fig.2). Interestingly, three different size transcripts were detected for Bif-1, with major mRNAs of 1.5, 2, and 6 kilobases; it remains to be determined whether these different size transcripts arise from alternative splicing mechanisms and whether they encode different proteins. Yeast two-hybrid analysis indicated that Bif-1, whether fused to a B42 transactivation domain (AD-Bif-1) or a LexA DNA-binding domain (LexA-Bif-1), strongly interacted with Bax, as determined by assays of β-galactosidase activity (Fig.3 A). The only region in the Bif-1 protein that shares significant amino acid homology to other known proteins is an SH3-like domain located between residues 308 and 364 of the human Bif-1 protein. To explore whether binding of Bif-1 to Bax requires this domain, a C-terminal deletion mutant of Bif-1 (residues 1–284) that lacks the SH3-like domain was expressed as a LexA-fusion protein and tested for its ability to interact with AD-Bax in budding yeast. As shown in Fig. 3 A, LexA-Bif-1 (1) interacted with AD-Bax to a degree comparable with the interactions between full-length LexA-Bif-1 and AD-Bax. In contrast, AD-Bax failed to form two-hybrid interactions with LexA-Bif-1 (285), a deletion mutant of Bif-1 protein that essentially contained only the SH3-like region, indicating that the SH3-like domain of Bif-1 is not required for its interaction with Bax. To confirm that association of Bif-1 and Bax can occur in mammalian cells, 293T cells were transiently transfected with expression plasmid encoding FLAG-tagged Bif-1 or the same parental vector lacking Bif-1 cDNA. Immunoprecipitates were prepared using anti-FLAG antibody and subjected to SDS-polyacrylamide gel electrophoresis (PAGE)/immunoblot assays using anti-Bif-1 or anti-Bax antibodies, revealing that endogenous Bax protein can coimmunoprecipitate with FLAG-Bif-1 (Fig.3 B). In addition, immunoblot analysis of the total lysates indicated that overexpression of FLAG-Bif-1 has no effect on Bax protein expression in 293T cells (Fig. 3 B). More importantly, endogenous Bax could be coimmunoprecipitated with endogenous Bif-1 from the murine hematopoietic cell line FL5.12 (Fig.3 C), providing further evidence that the Bax-Bif-1 interaction occurs in the presence of physiological protein levels. Immunoprecipitations performed using preimmune serum (Fig.3 C) or empty vector (Fig. 3 B) transfection confirmed the specificity of these results. To determine the intracellular localization of Bif-1, we expressed Bif-1 as a green fluorescent protein (GFP) fusion protein in 293 epithelial cells. Fluorescence confocal microscopic analysis revealed an extranuclear distribution of GFP-Bif-1 (Fig.4 A). Two-color analysis using a mitochondrion-specific dye MitoTracker showed that a proportion of the GFP-Bif-1 protein molecules was associated with mitochondria (Fig.4 Ac). Similar results were obtained for endogenous Bif-1 protein in FL5.12 cells by immunofluorescence staining with anti-Bif-1 specific monoclonal antibody (Fig. 4, B andC). Upon induction of apoptosis by IL-3 withdrawal, Bif-1 was concentrated in punctate foci in the cytosol (Fig. 4,Bd and Ce), suggestive of association with mitochondria or other organelles. Double immunostaining with antibodies specific for Bax and Bif-1 indicated that Bif-1 was partially colocalized with Bax in the cytosol of FL5.12 cells (Fig.4 C). Because certain apoptotic stimuli trigger Bax translocation from the cytosol to the membranes of mitochondria, it was important to determine whether Bif-1 affects the intracellular translocation of Bax in response to apoptotic signals. For this purpose, 293 cells were transiently cotransfected with GFP-Bax and FLAG-tagged Bif-1 and treated without or with apoptosis-inducing agents, including staurosporine, vinblastine, and anti-Fas antibody. As shown in Fig.5, GFP-Bax was located diffusely in untreated cells but became concentrated in the cytosol following apoptosis induction. This is consistent with previous studies (10Wolter K.G. Hsu Y.T. Smith C.L. Nechushtan A. Xi X.G. Youle R.J. J. Cell Biol. 1997; 139: 1281-1292Crossref PubMed Scopus (1562) Google Scholar, 23Nishita M. Inoue S. Tsuda M. Tateda C. Miyashita T. Exp. Cell Res. 1998; 244: 357-366Crossref PubMed Scopus (43) Google Scholar). Cells labeled with anti-FLAG monoclonal antibody revealed a mostly punctate distribution of FLAG-Bif-1 protein in the cytosol when coexpressed with the proapoptotic protein Bax. Consistent with the immunofluorescence data in FL5.12 cells, FLAG-Bif-1 was partially found in the same cellular compartments with GFP-Bax in 293 cells. Interestingly, the cytosolic redistribution of GFP-Bax in response to apoptotic stimuli was not observed in some cells that failed to receive the FLAG-Bif-1 plasmid DNA (Fig. 5, D and G), implying that Bif-1 may contribute to Bax translocation to mitochondria during apoptosis. To determine whether apoptotic stimuli-induced changes in Bif-1 colocalization with Bax correlate with alterations in Bax heterodimerization with Bif-1, we performed coimmunoprecipitation experiments. As shown in Fig.6 A, increased association of Bax with Bif-1 in FL5.12 cells was evident at 12 h after IL-3 deprivation and reached a maximum at 18 h. After 24 h of IL-3 withdrawal, the association between Bax and Bif-1 decreased (Fig.6 A), and more than half of the FL5.12 cells died (not shown). Immunoblot analysis using whole cell lysates showed that the protein levels of Bif-1 also slightly decreased following IL-3 withdrawal. Moreover, deprivation of IL-3 induced a conformational change in Bax as demonstrated by immunoprecipitation with anti-Bax 6A7 monoclonal antibody that specifically recognizes the conformationally changed Bax protein (24Hsu Y.T. Youle R.J. J. Biol. Chem. 1997; 272: 13829-13834Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (509) Google Scholar, 25Hsu Y.T. Youle R.J. J. Biol. Chem. 1998; 273: 10777-10783Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (443) Google Scholar). This correlated closely with the protein complex formation between Bif-1 and Bax in response to growth factor withdrawal. To determine whether Bax conformational change is required for its binding to Bif-1, we compared the ability of Bax to heterodimerize with Bif-1 under the presence of Nonidet P-40 versus Chaps. It has been reported that nonionic detergents such as Nonidet P-40 and Triton X-100 can cause a conformational change in Bax, whereas the zwitterionic detergent Chaps keeps Bax in its native conformation (24Hsu Y.T. Youle R.J. J. Biol. Chem. 1997; 272: 13829-13834Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (509) Google Scholar). FL5.12 cells were cultured with or without IL-3 for 16 h, then lysed with either 1% Chaps or 0.2% Nonidet P-40 and subjected to immunoprecipitation with anti-Bax polyclonal antibody. When deprived of IL-3, increased association of Bax with Bif-1 was observed in the presence of Chaps but not Nonidet P-40 (Fig. 6 B), suggesting that once conformationally changed Bax no longer binds to Bif-1. To study the significance of Bax-Bif-1 interaction for regulation of apoptosis, we stably transfected FL5.12 cells with expression plasmid encoding human Bif-1 or the same parental vector lacking Bif-1 as a control (Neo). FL5.12 cells are murine lymphoid progenitor cells that die via apoptosis in the absence of IL-3, thus providing a model commonly used to investigate the mechanisms of programmed cell death. Immunoblot analysis of lysates prepared from the resulting polyclonal bulk-transfected cell lines showed that levels of Bif-1 protein were markedly elevated in Bif-1-transfected FL5.12 cells, compared with FL5.12 cells that received the Neo control plasmid (Fig.7 B). These FL5.12 cells were then cultured for various times in medium without IL-3, and cell viability was assessed based on the ability to exclude trypan blue dye. The kinetics of cell death was markedly accelerated in cultures of IL-3-deprived Bif-1-expressing FL5.12 cells compared with FL5.12-Neo control cells. As shown in Fig. 7 A, for example, only ∼40% of FL5.12 cells expressing Bif-1 remained viable at 12 h after growth factor withdrawal, compared with nearly 75% of FL5.12-Neo cells. These results were confirmed by 3-(4, 5-dimethylthiazol-2-yl)-2,5-diphenyltetrazolium bromide Thiazolyl blue assay (Fig. 7 C). Consistent with previous studies (20Wang H.-G. Millan J.A. Cox A.D. Der C.J. Rapp U.R. Beck T. Zha H. Reed J.C. J. Cell Biol. 1995; 129: 1103-1114Crossref PubMed Scopus (139) Google Scholar), overexpression of Bcl-2 protected FL5.12 cells from apoptosis induced by IL-3 withdrawal. To further characterize the feature of cells undergoing apoptosis, we performed flow cytometric analysis of the dead cells after staining with annexin V, a Ca2+-dependent phospholipid-binding protein that binds to apoptotic cells with exposed plasma membrane phospholipid phosphatidylserine. As shown in Fig.7 D, 79% of Bif-1-transfected FL5.12 cells were annexin V-positive, compared with 66% of FL5.12-Neo cells when cultured for 12 h in the absence of IL-3. Moreover, caspase activation was examined by immunoblot analysis with antibodies specific for caspase-3 or caspase-cleaved D4-GDI fragment. When deprived of IL-3, the protein levels of pro-caspase-3 dramatically decreased in FL5.12 cells overexpressing Bif-1 compared with FL5.12-Neo control cells (Fig.8 A). Cleavage of D4-GDI demonstrated further caspase activation in FL5.12-Bif-1 transfectants following IL-3 withdrawal (Fig. 8 A). In addition, we also investigated Bax conformational change in FL5.12 cells expressing Bif-1 after IL-3 withdrawal by immunoprecipitation with 6A7 Bax monoclonal antibody. When cultured in the presence of IL-3, no or very little conformationally changed Bax was detected in the 6A7 immunoprecipitates from both FL5.12-Bif-1 and FL5.12-Neo transfectants (Fig. 8 B, lanes 1 and3). In contrast, 8 h after deprivation of IL-3, a large proportion of Bax was immunoprecipitated with 6A7 antibody in FL5.12-Bif-1 cells (Fig. 8 B, lane 4) compared with FL5.12-Neo control cells (Fig. 8 B, lane 2). Using a yeast two-hybrid screening approach, we have identified cDNAs encoding a novel Bax-binding protein, Bif-1, which is highly conserved throughout evolution. All members of the Bcl-2 family of proteins contain at least one of four evolutionarily conserved domains: BH1, BH2, BH3, and BH4, which can be important for their function and protein-protein interactions (26Zha H. Aime-Sempe C. Sato T. Reed J.C. J. Biol. Chem. 1996; 271: 7440-7444Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (411) Google Scholar). Bif-1 interacts physically with Bax but lacks identifiable similarity to all four of the conserved BH domains, indicating that it is not a member of the Bcl-2 protein family. The predicted amino acid sequence of Bif-1 contains an SH3-like domain at residues 308–364 and shares significant similarity to several SH3-containing proteins, including endophilin and GRB2-like proteins. The SH3 domain, which contains ∼60 amino acids, binds to proline-rich sequences in many intracellular proteins. These protein-protein interactions regulate the cellular localization of protein-tyrosine kinases and their substrates such as those involved in signaling at the cell surface or regulating the cytoskeleton (22Pawson T. Nature. 1995; 373: 573-580Crossref PubMed Scopus (2211) Google Scholar). Recently, these interactions also are implicated in the regulation of apoptosis (27Chen B. Borinstein S.C. Gillis J. Sykes V.W. Bogler O. J. Biol. Chem. 2000; 275: 19275-19281Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar,28Fish K.N. Schmid S.L. Damke H. J. Cell Biol. 2000; 150: 145-154Crossref PubMed Scopus (90) Google Scholar). The SH3 domain-containing protein SETA binds to AIP1/Alix, apoptosis-linked gene 2 (ALG-2)-interacting protein 1 or ALG-2-interacting protein X, and sensitizes astrocytes to UV-induced apoptosis (27Chen B. Borinstein S.C. Gillis J. Sykes V.W. Bogler O. J. Biol. Chem. 2000; 275: 19275-19281Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (108) Google Scholar). Similarly, overexpression of dynamin-2, an SH3-interacting GTPase, triggers apoptosis in a p53-dependent manner (28Fish K.N. Schmid S.L. Damke H. J. Cell Biol. 2000; 150: 145-154Crossref PubMed Scopus (90) Google Scholar). Moreover, the deletion mutant of dynamin-2 lacking the proline/arginine-rich domain triggers apoptosis more potently than the wild-type, suggesting that the SH3-binding domain mediates negative regulation of an apoptotic activity in the dynamin-2 protein (28Fish K.N. Schmid S.L. Damke H. J. Cell Biol. 2000; 150: 145-154Crossref PubMed Scopus (90) Google Scholar). We have identified a novel SH3 domain-containing protein, Bif-1, which also participates in regulating apoptosis possibly through activating the Bax-mediated cell death pathway. Bax resides largely in the cytosol of healthy cells, despite the presence of a typical TM domain near its C terminus (10Wolter K.G. Hsu Y.T. Smith C.L. Nechushtan A. Xi X.G. Youle R.J. J. Cell Biol. 1997; 139: 1281-1292Crossref PubMed Scopus (1562) Google Scholar, 29Hsu Y.-T. Wolter K.G. Youle R.J. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1997; 94: 3668-3672Crossref PubMed Scopus (1021) Google Scholar). Apoptotic stimuli cause a conformational change in Bax, inducing its translocation and integration into the membranes of mitochondria and promoting apoptosis (10Wolter K.G. Hsu Y.T. Smith C.L. Nechushtan A. Xi X.G. Youle R.J. J. Cell Biol. 1997; 139: 1281-1292Crossref PubMed Scopus (1562) Google Scholar, 11Gross A. Jockel J. Wei M.C. Korsmeyer S.J. EMBO J. 1998; 17: 3878-3885Crossref PubMed Scopus (961) Google Scholar, 30Goping I.S. Gross A. Lavoie J.N. Nguyen M. Jemmerson R. Roth K. Korsmeyer S.J. Shore G.C. J. Cell Biol. 1998; 143: 207-215Crossref PubMed Scopus (544) Google Scholar). Our studies indicate that Bif-1 binding to Bax may contribute to induction of Bax conformational change in response to apoptotic signals. In murine hematopoietic cells, IL-3 withdrawal induced Bif-1 association with mitochondria and colocalization with Bax (Fig. 4). In addition, overexpression of Bif-1 in 293 cells seems to promote the translocation of Bax to mitochondria following apoptosis induction (Fig. 5). Moreover, deprivation of IL-3 induced increased association of Bax with Bif-1 in FL5.12 cells, which was accompanied by induction of Bax conformational change (Fig. 6). Interestingly, the nonionic detergent Nonidet P-40, which can induce a conformational change in Bax, dramatically reduced Bax heterodimerization with Bif-1 (Fig.6 B). Based on these results, we propose a "hit-and-run" model for Bax-Bif-1 interaction that Bif-1 binds to the "inactive" form of Bax in the cytosol and induces a conformational change in this protein. Once conformationally changed or integrated into intracellular membranes, Bax no longer requires interaction with Bif-1. Indeed, overexpression of Bif-1 in FL5.12 cells promoted Bax conformational change, caspase activation, and apoptotic cell death following growth factor withdrawal. However, how apoptotic stimuli trigger the interaction of Bif-1 with Bax is unclear. One possibility is that the ability of Bif-1 to induce Bax conformational change is controlled by mechanisms of post-translational modifications. For example, the ability of Bad, a proapoptotic member of the Bcl-2 family, to heterodimerize with Bcl-xL to induce apoptosis is mediated by mechanisms controlling the state of phosphorylation of Bad (31Zha J. Harada H. Yang E. Jockel J. Korsmeyer S.J. Cell. 1996; 87: 619-628Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (2233) Google Scholar, 32Wang H.-G. Pathan N. Ethell I.M. Krajewski S. Yamaguchi Y. Shibasaki F. McKeon F. Bobo T. Franke T. Reed J.C. Science. 1999; 284: 339-343Crossref PubMed Scopus (952) Google Scholar). In addition, cleavage of Bid, another proapoptotic member of the Bcl-2 family, by caspase-8 or granzyme B generates a truncated Bid fragment that binds to and induces Bax conformational change during apoptosis (33Li H. Zhu H. Xu C.J. Yuan J. Cell. 1998; 94: 491-501Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (3756) Google Scholar, 34Luo X. Budihardjo I. Zou H. Slaughter C. Wang X. Cell. 1998; 94: 481-490Abstract Full Text Full Text PDF PubMed Scopus (3050) Google Scholar, 35Desagher S. Osen-Sand A. Nichols A. Eskes R. Montessuit S. Lauper S. Maundrell K. Antonsson B. Martinou J.C. J. Cell Biol. 1999; 144: 891-901Crossref PubMed Scopus (1089) Google Scholar, 36Heibein J.A. Goping I.S. Barry M. Pinkoski M.J. Shore G.C. Green D.R. Bleackley R.C. J. Exp. Med. 2000; 192: 1391-1402Crossref PubMed Scopus (266) Google Scholar). Although additional work is clearly required to further study the molecular mechanism of Bax-Bif-1 interaction, the data shown here argue that Bif-1 may promote apoptosis by inducing a conformational change of Bax leading to its mitochondrial targeting. We thank the Molecular Biology, Flow Cytometry, and Molecular Imaging core facilities at the H. Lee Moffitt Cancer Center and Research Institute for support.
0

The primary structure of a plasma membrane guanylate cyclase demonstrates diversity within this new receptor family

Stephanie Schulz et al.Sep 22, 1989
Atrial natriuretic peptide (ANP) binds directly to a plasma membrane form of guanylate cyclase (GC-A), stimulating the production of the second messenger cyclic GMP. We show that a second guanylate cyclase/receptor (GC-B) exists, with distinctly different specificities for various natriuretic peptides. A cDNA clone encoding GC-B was isolated by low-stringency screening of a rat brain cDNA library using GC-A cDNA as a probe. The deduced amino acid sequence of GC-B is 78% identical with GC-A within the intracellular region, but 43% identical within the extracellular domain. Cyclic GMP concentrations in cells transfected with GC-A were half-maximally elevated at 3 nM ANP, 25 nM brain natriuretic peptide (BNP), and 65 nM atriopeptin 1, while 25 microM ANP, 6 microM BNP, and greater than 100 microM atriopeptin 1 were required for half-maximal stimulation of GC-B. The potencies of natriuretic peptides on GC-A and GC-B activity are therefore markedly different; furthermore, despite the specificity of GC-B for BNP, the relatively high BNP concentration required to elicit a response suggests the possible presence of a more potent, unidentified natural ligand.
0

Cellular and subcellular distribution of the serotonin 5-HT2A receptor in the central nervous system of adult rat

Virginia Cornea-H�bert et al.Jun 28, 1999
Light and electron microscope immunocytochemistry with a monoclonal antibody against the N-terminal domain of the human protein was used to determine the cellular and subcellular localization of serotonin 5-HT2A receptors in the central nervous system of adult rat. Following immunoperoxidase or silver-intensified immunogold labeling, neuronal, somatodendritic, and/or axonal immunoreactivity was detected in numerous brain regions, including all those in which ligand binding sites and 5-HT2A mRNA had previously been reported. The distribution of 5-HT2A-immunolabeled soma/dendrites was characterized in cerebral cortex, olfactory system, septum, hippocampal formation, basal ganglia, amygdala, diencephalon, cerebellum, brainstem, and spinal cord. Labeled axons were visible in every myelinated tract known to arise from immunoreactive cell body groups. In immunopositive soma/dendrites as well as axons, the 5-HT2A receptor appeared mainly cytoplasmic rather than membrane bound. Even though the dendritic labeling was generally stronger than the somatic, it did not extend to dendritic spines in such regions as the cerebral and piriform cortex, the neostriatum, or the molecular layer of the cerebellum. Similarly, there were no labeled axon terminals in numerous regions known to be strongly innervated by the immunoreactive somata and their axons (e.g., molecular layer of piriform cortex). It was concluded that the 5-HT2A receptor is mostly intracellular and transported in dendrites and axons, but does not reach into dendritic spines or axon terminals. Because it has previously been shown that this serotonin receptor is transported retrogradely as well as anterogradely, activates intracellular transduction pathways and intervenes in the regulation of the expression of many genes, it is suggested that one of its main functions is to participate in retrograde signaling systems activated by serotonin. J. Comp. Neurol. 409:187–209, 1999. © 1999 Wiley-Liss, Inc.
0

Hydrogen Peroxide Activates NF-κB through Tyrosine Phosphorylation of IκBα and Serine Phosphorylation of p65

Yasunari Takada et al.Jun 1, 2003
Although it is well established that reactive oxygen intermediates mediate the NF-κB activation induced by most agents, how H2O2 activates this transcription factor is not well understood. We found that treatment of human myeloid KBM-5 cells with H2O2 activated NF-κB in a dose- and time-dependent manner much as tumor necrosis factor (TNF) did but unlike TNF, H2O2 had no effect on IκBα degradation. Unexpectedly, however, like TNF-induced activation, H2O2-induced NF-κB activation was blocked by the calpain inhibitor N-Ac-Leu-Leu-norleucinal, suggesting that a proteosomal pathway was involved. Although H2O2 activated IκBα kinase, it did not induce the serine phosphorylation of IκBα. Like TNF, H2O2 induced the serine phosphorylation of the p65 subunit of NF-κB, leading to its nuclear translocation. We found that H2O2 induced the tyrosine phosphorylation of IκBα, which is needed for NF-κB activation. We present several lines of evidence to suggest that the Syk protein-tyrosine kinase is involved in H2O2-induced NF-κB activation. First, H2O2 activated Syk in KBM-5 cells; second, H2O2 failed to activate NF-κB in cells that do not express Syk protein; third, overexpression of Syk increased H2O2-induced NF-κB activation; and fourth, reduction of Syk transcription using small interfering RNA inhibited H2O2-induced NF-κB activation. We also showed that Syk induced the tyrosine phosphorylation of IκBα, which caused the dissociation, phosphorylation, and nuclear translocation of p65. Thus, overall, our results demonstrate that H2O2 induces NF-κB activation, not through serine phosphorylation or degradation of IκBα, but through Syk-mediated tyrosine phosphorylation of IκBα Although it is well established that reactive oxygen intermediates mediate the NF-κB activation induced by most agents, how H2O2 activates this transcription factor is not well understood. We found that treatment of human myeloid KBM-5 cells with H2O2 activated NF-κB in a dose- and time-dependent manner much as tumor necrosis factor (TNF) did but unlike TNF, H2O2 had no effect on IκBα degradation. Unexpectedly, however, like TNF-induced activation, H2O2-induced NF-κB activation was blocked by the calpain inhibitor N-Ac-Leu-Leu-norleucinal, suggesting that a proteosomal pathway was involved. Although H2O2 activated IκBα kinase, it did not induce the serine phosphorylation of IκBα. Like TNF, H2O2 induced the serine phosphorylation of the p65 subunit of NF-κB, leading to its nuclear translocation. We found that H2O2 induced the tyrosine phosphorylation of IκBα, which is needed for NF-κB activation. We present several lines of evidence to suggest that the Syk protein-tyrosine kinase is involved in H2O2-induced NF-κB activation. First, H2O2 activated Syk in KBM-5 cells; second, H2O2 failed to activate NF-κB in cells that do not express Syk protein; third, overexpression of Syk increased H2O2-induced NF-κB activation; and fourth, reduction of Syk transcription using small interfering RNA inhibited H2O2-induced NF-κB activation. We also showed that Syk induced the tyrosine phosphorylation of IκBα, which caused the dissociation, phosphorylation, and nuclear translocation of p65. Thus, overall, our results demonstrate that H2O2 induces NF-κB activation, not through serine phosphorylation or degradation of IκBα, but through Syk-mediated tyrosine phosphorylation of IκBα Nuclear factor-κB (NF-κB) 1The abbreviations used are: NF-κB, nuclear factor kappa B; IκB, inhibitory subunit of NF-κB; IKK, IκBα kinase; TNF, tumor necrosis factor; Syk, spleen tyrosine kinase; p56lck, lymphocyte-specific protein-tyrosine kinase; EMSA, electrophoretic mobility shift assay; ALLN, N-acetyl-leucyl-leucyl-norleucinal; siRNA, small interfering RNA. is a transcription factor consisting of a group of five proteins, namely c-Rel, RelA (p65), Rel B, NF-κB1 (p50 and p105), and NF-κB2 (p52) (1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). In the resting state, NF-κB is sequestered in the cytoplasm through its tight association with specific inhibitory proteins, called inhibitors of NF-κB (IκB), belonging to a gene family consisting of IκBα, IκBβ, IκBϵ, IκBγ, Bcl-3, p100, and p105 (1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). On activation by agents such as TNF, IκBα is phosphorylated at serine residues 32 and 36, ubiquitinated at lysine residues 21 and 22, and degraded through the proteosomal pathway, thus exposing the nuclear localization signals on the p50-p65 heterodimer. Then p65 undergoes phosphorylation, leading to nuclear translocation and binding to a specific sequence in DNA, which in turn results in gene transcription. The phosphorylation of IκBα is catalyzed by IκBα kinase (IKK), which consists of IKK-α, IKK-β, and IKK-γ (also called NF-κB essential modulator (NEMO)) (1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). Gene deletion studies have established that IKK-β is essential for NF-κB activation by TNF (2Li Z.W. Chu W. Hu Y. Delhase M. Deerinck T. Ellisman M. Johnson R. Karin M. J. Exp. Med. 1999; 189: 1839-1845Google Scholar, 3Li Q. Estepa G. Memet S. Israel A. Verma I.M. Genes Dev. 2000; 14: 1729-1733Crossref Google Scholar, 4Li Q. Antwerp D.V. Mercurio F. Lee K.F. Verma I.M. Science. 1999; 284: 321-325Google Scholar). IKK-α deletion, however, has no effect on NF-κB activation by most agents. Which kinase induces the phosphorylation of p65 is controversial, but protein kinase A, casein kinase II, IKK-α, and IKK-β have all been implicated (5Hayashi T. Sekine T. Okamoto T. J. Biol. Chem. 1993; 268: 26790-26795Google Scholar, 6Zhong H. SuYang H. Erdjument-Bromage H. Tempst P. Ghosh S. Cell. 1997; 89: 413-424Google Scholar, 7Zhong H. Voll R.E. Ghosh S. Mol. Cell. 1998; 1: 661-671Google Scholar, 8Wang D. Westerheide S.D. Hanson J.L. Baldwin Jr., A.S. J. Biol. Chem. 2000; 275: 32592-32597Google Scholar, 9Sakurai H. Chiba H. Miyoshi H. Sugita T. Toriumi W. J. Biol. Chem. 1999; 274: 30353-30356Google Scholar, 10Sizemore N. Lerner N. Dombrowski N. Sakurai H. Stark G.R. J. Biol. Chem. 2002; 277: 3863-3869Google Scholar). The phosphorylation of p65 at serine 529 has been shown to be required for the TNF-induced transcriptional activity of NF-κB (11Wang D. Baldwin Jr., A.S. J. Biol. Chem. 1998; 273: 29411-29416Google Scholar). NF-κB is activated by a wide variety of agents, including all 18 members of the TNF superfamily, interleukin-1, interleukin-17, interleukin-18, lipopolysaccharide, H2O2, ceramide, phorbol esters, growth factors, UV, X-rays, and γ-radiation (12Garg A. Aggarwal B.B. Leukemia. 2002; 16: 1053-1068Google Scholar). Whether all these agents activate NF-κB through the same pathway as described above is not clear. Certain agents activate NF-κB not through serine phosphorylation but through tyrosine phosphorylation of IκBα: nerve growth factor, erythropoietin, pervanadate, hypoxia, and silica (13Bui N.T. Livolsi A. Peyron J.F. Prehn J.H. J. Cell Biol. 2001; 152: 753-764Google Scholar, 14Digicaylioglu M. Lipton S.A. Nature. 2001; 412: 641-647Google Scholar, 15Imbert V. Rupec R.A. Livolsi A. Pahl H.L. Traenckner E.B. Mueller-Dieckmann C. Farahifar D. Rossi B. Auberger P. Baeuerle P.A. Peyron J.F. Cell. 1996; 86: 787-798Google Scholar, 16Singh S. Darnay B.G. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 1996; 271: 31049-31054Google Scholar, 17Kang J.L. Pack I.S. Hong S.M. Lee H.S. Castranova V. Toxicol. Appl. Pharmacol. 2000; 169: 59-65Google Scholar, 18Koong A.C. Chen E.Y. Giaccia A.J. Cancer Res. 1994; 54: 1425-1430Google Scholar). The tyrosine phosphorylation of IκBα by most agents does not lead to IκBα degradation. Pervanadate-induced NF-κB activation, however, leads to tyrosine phosphorylation and degradation of IκBα (19Mukhopadhyay A. Manna S.K. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 2000; 275: 8549-8555Google Scholar). Surprisingly, UV-C-induced NF-κB activation is mediated through the degradation of IκBα that involves phosphorylation of neither serine nor the tyrosine residue of IκBα (20Li N. Karin M. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1998; 95: 13012-13017Google Scholar). Pervanadate-induced tyrosine phosphorylation of IκBα blocks the TNF-induced serine phosphorylation of IκBα and NF-κB activation (16Singh S. Darnay B.G. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 1996; 271: 31049-31054Google Scholar, 21Singh S. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 1995; 270: 10631-10639Google Scholar), indicating potential stereochemical hindrance. NF-κB activation of most agents has been shown to require the generation of reactive oxygen intermediates, in studies that used either reactive oxygen intermediate quenchers, such as N-acetylcysteine, or antioxidant enzymes, such as glutathione peroxidase, superoxide dismutase, γ-glutamylcysteine synthetase, and thioredoxin (22Staal F.J. Roederer M. Herzenberg L.A. Herzenberg L.A. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 1990; 87: 9943-9947Google Scholar, 23Kretz-Remy C. Mehlen P. Mirault M.E. Arrigo A.P. J. Cell Biol. 1996; 133: 1083-1093Google Scholar, 24Schreck R. Rieber P. Baeuerle P.A. EMBO J. 1991; 10: 2247-2258Google Scholar, 25Giri D.K. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 1998; 273: 14008-14014Google Scholar, 26Manna S.K. Zhang H.J. Yan T. Oberley L.W. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 1998; 273: 13245-13254Google Scholar, 27Manna S.K. Kuo M.T. Aggarwal B.B. Oncogene. 1999; 18: 4371-4382Google Scholar, 28Shrivastava A. Aggarwal B.B. Antioxid Redox Signal. 1999; 1: 181-191Google Scholar, 29Matthews J.R. Wakasugi N. Virelizier J.L. Yodoi J. Hay R.T. Nucleic Acids Res. 1992; 20: 3821-3830Google Scholar). Additionally, there are reports that H2O2 activates NF-κB (23Kretz-Remy C. Mehlen P. Mirault M.E. Arrigo A.P. J. Cell Biol. 1996; 133: 1083-1093Google Scholar, 24Schreck R. Rieber P. Baeuerle P.A. EMBO J. 1991; 10: 2247-2258Google Scholar, 30Meyer M. Schreck R. Baeuerle P.A. EMBO J. 1993; 12: 2005-2015Google Scholar). Although it has been shown that H2O2-induced NF-κB is blocked by N-acetylcysteine (24Schreck R. Rieber P. Baeuerle P.A. EMBO J. 1991; 10: 2247-2258Google Scholar), how H2O2 activates NF-κB is not fully understood (31Livolsi A. Busuttil V. Imbert V. Abraham R.T. Peyron J.F. Eur. J. Biochem. 2001; 268: 1508-1515Google Scholar, 32Schoonbroodt S. Ferreira V. Best-Belpomme M. Boelaert J.R. J. Immunol. 2000; 164: 4292-4300Google Scholar, 33Kamata H. Manabe T. Oka S. Kamata K. Hirata H. FEBS Lett. 2002; 519: 231-237Google Scholar). In the present report, we investigated the mechanism of H2O2-induced NF-κB activation. We found that H2O2-induced NF-κB activation occurred without degradation of IκBα. Instead, H2O2 activated Syk protein-tyrosine kinase, which in turn induced tyrosine phosphorylation of IκBα, leading to NF-κB activation. Reagents—Bacteria-derived human rTNF, purified to homogeneity with a specific activity of 5 × 107 units/mg, was kindly provided by Genentech (South San Francisco, CA). Penicillin, streptomycin, Iscove's modified Dulbecco's medium, RPMI 1640 medium, fetal bovine serum, and LipofectAMINE 200 were obtained from Invitrogen. H2O2 was obtained from Sigma. Antibodies anti-p65, anti-p50, anti-IκBα, anti-cyclin D1, and anti-phosphotyrosine (PY99) were obtained from Santa Cruz Biotechnology (Santa Cruz, CA). Phospho-specific anti-IκBα (Ser-32) antibody was purchased from Cell Signaling (Beverly, MA). Anti-IKK-α and anti-IKK-β antibodies were kindly provided by Imgenex (San Diego, CA). Anti-Syk and anti-phosphotyrosine (4G10) antibodies were purchased from Neo markers (Fremont, CA). Antibody that recognizes the serine 529-phosphorylated form of p65 was obtained from Rockland Laboratories (Gilberts-ville, PA). Wild type Syk-cDNA as described previously (34Coopman P.J. Do M.T. Barth M. Bowden E.T. Hayes A.J. Basyuk E. Blancato J.K. Vezza P.R. McLeskey S.W. Mangeat P.H. Mueller S.C. Nature. 2000; 406: 742-747Google Scholar), was kindly provided by Dr. Susette C. Mueller (Georgetown University Medical School, Washington, D. C.). Generation of siRNA Plasmid Vector—IMG-800 (pSuppressorNeo, Imgenex, CA) vector was used for construction of 21-bp head-to-head hairpins of human Syk (GenBank™ accession number NM 003177.2, bp 153–173, 555–575, or 1443–1463). For each construction, two complementary oligonucleotides containing human Syk sequences were synthesized (MWG-Biotech, High point, NC) and annealed to generate double stranded DNAs, which were cloned into the SalI and XbaI cloning sites of IMG-800. The sequence (bp 555–575) used was TCGAGCAGACATGGAA CCTGCAGGGGAGTACTGCCCTGCAGGTTCCATGTCTGCTTTTT (sequences are in bold letter, stem loop sequences are in italics, and SalI cloning overhang site is underlined). Cell Lines—The leukemic cell line KBM-5 is phenotypically myeloid with monocytic differentiation. The cell lines Jurkat (human T cells), JCaM1 (p56lck and p72syk deficient), human breast cancer cells MCF-7, human lung cancer cells H1299 and mouse macrophage RAW 264.7 cells were obtained from the American Tissue and Cell Culture Collection (ATCC, Rockville, MD). JCaM1 cells transfected with the p56lck gene were kindly supplied by Dr. Arthur Weiss (The University of California, San Francisco, CA). The characterization of these cells has been previously reported (35Straus D.B. Weiss A. Cell. 1992; 70: 585-593Google Scholar). KBM-5 cells were cultured in Iscove's modified Dulbecco's medium supplemented with 15% fetal bovine serum; Jurkat and JCaM1 cells were cultured in RPMI 1640 medium with 10% fetal bovine serum, 100 units/ml penicillin, and 100 μg/ml streptomycin. Electrophoretic Mobility Shift Assays (EMSA)—To determine NF-κB activation, we performed EMSA as described (36Chaturvedi M.M. Mukhopadhyay A. Aggarwal B.B. Methods Enzymol. 2000; 319: 585-602Google Scholar). Briefly, nuclear extracts prepared from TNF-treated cells (2 × 106/ml) were incubated with 32P-end-labeled 45-mer double-stranded NF-κB oligonucleotide (10 μg of protein with 16 fmol of DNA) from the human immunodeficiency virus long terminal repeat, 5′-TTGTTACAAGGGACTTTCCGCTGGGGACTTTCCAGGGAGGCGTGG-3′ (boldface indicates NF-κB binding sites) for 30 min at 37 °C, and the DNA-protein complex formed was separated from free oligonucleotide on 6.6% native polyacrylamide gels. A double-stranded mutated oligonucleotide, 5′-TTGTTACAACTCACTTTCCGCTGCTCACTTTCCAGGGAGGCGTGG-3′, was used to examine the specificity of binding of NF-κB to the DNA. The specificity of binding was also examined by competition with the unlabeled oligonucleotide. For supershift assays, nuclear extracts prepared from TNF-treated cells were incubated with antibodies against either p50 or p65 of NF-κB for 30 min at 37 °C before the complex was analyzed by EMSA. Antibodies against cyclin D1 and preimmune serum were included as negative controls. The dried gels were visualized, and radioactive bands quantitated by a PhosphorImager (Amersham Biosciences) using ImageQuant software. Western Blot Analysis—To determine the levels of protein expression in cytoplasm or nuclear extracts, we prepared each extract (37Majumdar S. Aggarwal B.B. J. Immunol. 2001; 167: 2911-2920Google Scholar) from TNF-treated cells and fractionated them by SDS-PAGE. After electrophoresis, the proteins were electrotransferred to nitrocellulose membranes, blotted with each antibody, and detected by ECL regent (Amersham Biosciences). The density of the bands was measured using a personal densitometer scan v1.30 and ImageQuant software version 3.3 (Amersham Biosciences). IκBα Kinase Assay—The IKK assay was performed by a method described previously (38Manna S.K. Mukhopadhyay A. Aggarwal B.B. J. Immunol. 2000; 165: 4927-4934Google Scholar). Briefly, IKK complex from cytoplasm was precipitated with antibody against IKK-α, followed by treatment with protein A/G-Sepharose beads (Pierce). After a 2-h incubation, the beads were washed with lysis buffer and then assayed in kinase assay mixture containing 50 mm HEPES (pH 7.4), 20 mm MgCl2, 2 mm dithiothreitol, 20 μCi of [γ-32P]ATP, 10 μm unlabeled ATP, and 2 μg of substrate GST-IκBα-(1–54). After the immunocomplex was incubated at 30 °C for 30 min, the reaction was terminated by boiling with SDS sample buffer for 5 min. Finally, the protein was resolved on 10% SDS-PAGE, the gel was dried, and the radioactive bands were visualized by PhosphorImager. To determine the total amounts of IKK-α and IKK-β in each sample, 30 μg of the cytoplasmic protein was resolved on 7.5% SDS-PAGE, electrotransferred to a nitrocellulose membrane, and then blotted with either anti-IKK-α or anti-IKK-β antibodies. Syk Kinase Assay—To examine the activity of protein-tyrosine kinase Syk induced by H2O2, we immunoprecipitated with anti-Syk antibody, and then performed the in vitro kinase assay using the GST-IκBα-(1–54) as the substrate. Briefly, cells were pretreated with 100 μg/ml ALLN (to prevent proteolytic degradation; Ref. 39Bharti A.C. Donato N. Singh S. Aggarwal B.B. Blood. 2003; 101: 1053-1062Google Scholar) for 1 h, then stimulated with H2O2 for 5 min and whole cell extracts were prepared in the lysis buffer (1% Triton X-100, 1 mm phenylmethanesulfonyl fluoride, 20 μg/ml leupeptin, 5 mm sodium orthovanadate, and 2 mm EDTA). The kinase protein was immunoprecipitated using anti-Syk antibody, followed by protein A/G-Sepharose beads. After 2 h, the beads were washed with the lysis buffer and assayed in a kinase assay mixture containing 50 mm HEPES (pH 7.4), 50 mm MgCl2,5mm sodium orthovanadate, 10 μm unlabeled ATP, and 5 μg of substrate GST-IκBα-(1–54)) and [γ-32P]ATP. After 30 min incubation at 30 °C, the samples were boiled with SDS sample buffer for 5 min, then subjected to polyacrylamide gel electrophoresis under denaturing conditions (10% SDS-PAGE), and the dried gels were visualized, and radioactive bands quantitated by a PhosphorImager using ImageQuant software. The tyrosine phosphorylation of IκBα by Syk was also determined by using unlabeled ATP in the kinase reaction mixture as described above, and then performing Western blot analysis using anti-phosphotyrosine antibody. Nuclear Localization of p65 NF-κB by Immunocytochemistry—The effect of H2O2 on the nuclear translocation of p65 was examined by the immunocytochemical method as described (40Vinitsky A. Michaud C. Powers J.C. Orlowski M. Biochemistry. 1992; 31: 9421-9428Google Scholar). Briefly, treated cells were plated on a poly-l-lysine-coated glass slide by centrifugation using a cytospin 4 (Thermoshendon, Pittsburg, PA), air-dried, fixed with cold acetone, and permeabilized with 0.2% of Triton X-100. After being washed in phosphate-buffered saline, slides were blocked with 5% normal goat serum for 1 h and then incubated with rabbit polyclonal anti-human p65 or IκBα antibodies at 1:100 dilutions. After overnight incubation at 4 °C, the slides were washed, incubated with goat anti-rabbit IgG-Alexa 594 (Molecular Probes, Eugene, OR) at 1:100 dilutions for 1 h, and counterstained for nuclei with Hoechst 33342 (50 ng/ml) for 5 min. Stained slides were mounted with mounting medium purchased from Sigma and analyzed under a fluorescence microscope (Labophot-2, Nikon, Tokyo, Japan). Pictures were captured using Photometrics Coolsnap CF color camera (Nikon, Lewisville, TX) and MetaMorph version 4.6.5 software (Universal Imaging, Downingtown, PA). Immunoprecipitation Assays—Cells were lysed for 30 min on ice in whole cell extraction buffer (20 mm HEPES, pH 7.9, 50 mm NaCl, 1% Nonidet P-40, 2 mm EDTA, 0.5 mm EGTA, 2 μg/ml aprotinin, 2 μg/ml leupeptin, 0.5 mm phenylmethanesulfonyl fluoride, and 2 mm sodium orthovanadate). Lysate containing 500 μg of proteins in extraction buffer was incubated with 1 μg/ml concentration of antibodies overnight. Immunocomplex was precipitated using protein A/G-Sepharose beads for 1 h at 4 °C. Beads were washed with extraction buffer and resuspended in SDS sample buffer, boiled for 5 min, and fractionated in SDS-PAGE. Syk-siRNA and Syk-cDNA Transfection—To determine the role of Syk protein-tyrosine kinase in the H2O2-induced NF-κB activation, 2 × 105 cells were transfected either with small interfering RNA-Syk (siRNA-Syk), or with wild type-Syk cDNA (Syk-WT). Two μg of plasmid in each case was diluted in 200 μl of Dulbecco's modified Eagle's medium (without serum and antibiotics), and then mixed with 200 μlof Dulbecco's modified Eagle's medium containing 4 μl of LipofectAMINE 2000. This mixture was added to the cells and incubated for 4 h. After incubation, medium was changed into RPMI 1640 and maintained for an additional 48 h. These cells were then used to examine the expression of Syk protein by Western blot analysis, NF-κB activity by EMSA, and Syk activity by the kinase assay as described above. In this report we investigated the effect of H2O2 on NF-κB activation, IκBα phosphorylation, IκBα degradation, p65 phosphorylation, and nuclear translocation, and the role of protein-tyrosine kinase Syk in H2O2-induced NF-κB activation. Because NF-κB activation by TNF is well understood, we used TNF as a control for most studies. As determined by trypan blue dye exclusion and Hoechst staining methods, the treatment of cells with 500 μm H2O2 for 2 h had no significant effect on cell viability (viability was greater than 98%). Both H2O2and TNF Activate DNA Binding Activity of NF-κB in a Dose- and Time-dependent Manner—To determine the effect of H2O2 on the activation of NF-κB, KBM-5 cells were treated with different concentrations of H2O2 for 120 min or TNF for 30 min. Nuclear extracts were prepared for analysis of NF-κB activation by EMSA. Both H2O2 and TNF induced NF-κB activation in a dose-dependent manner in KBM-5 cells (Fig. 1A); maximum activation with H2O2 occurred at 500 μm. NF-κB was activated by both agents in a time-dependent manner (Fig. 1B). TNF induced NF-κB activation within 15 min, and activation continued for 240 min, whereas, H2O2-induced NF-κB activation started at 60 min, reached maximum at 120 min, and then decreased at 240 min. The maximum TNF-induced NF-κB activation was 14-fold; with H2O2 it was 3–7-fold. Thus, H2O2 induced NF-κB activation more slowly than did TNF. The slower kinetics and difference in the optimum level of activation suggest that the mechanism of NF-κB activation by H2O2 is different from that of TNF. Because NF-κB is a complex of proteins, various combinations of Rel/NF-κB protein can constitute an active NF-κB heterodimer that binds to a specific sequence in DNA (1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). To show that the retarded band visualized by EMSA in H2O2-treated cells was indeed NF-κB, we incubated nuclear extracts from H2O2-stimulated cells with antibodies to either the p50 (NF-κB1) or the p65 (RelA) subunit of NF-κB. Both shifted the band to a higher molecular mass (Fig. 1C), thus suggesting that the H2O2-activated complex consisted of p50 and p65 subunits. Neither preimmune serum nor anti-cyclin D1 antibody had any effect. Excess unlabeled NF-κB (100-fold) caused complete disappearance of the band, and a mutant oligonucleotide of NF-κB did not affect NF-κB binding activity. H2O2Induces NF-κB Activation without Degrading IκBα— TNF-induced NF-κB activation requires the degradation of IκBα (for references see Ref. 1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). Whether H2O2-induced NF-κB activation is also mediated through IκBα degradation was investigated. To determine this, cells were treated with 0.1 nm TNF or 500 μm H2O2 for the indicated times, extracted the cytoplasmic protein, and analyzed for IκBα on 10% SDS-PAGE using anti-IκBα antibody. TNF induced IκBα degradation within 15 min after treatment, and IκBα was resynthesized at 60 min (Fig. 2A). However, H2O2 did not induce IκBα degradation at any time points. TNF Induces IκB Serine Phosphorylation but H2O2Does Not—TNF induces phosphorylation of serines 32 and 36 of IκBα (for references see Ref. 1Ghosh S. Karin M. Cell. 2002; 109: S81-S96Google Scholar). So we investigated whether H2O2 induces serine phosphorylation of IκBα. To stabilize the phosphorylated IκBα, we blocked degradation of IκBα using the proteosome inhibitor ALLN (39Bharti A.C. Donato N. Singh S. Aggarwal B.B. Blood. 2003; 101: 1053-1062Google Scholar). Western blot analysis using phospho-specific anti-IκBα antibody (Fig. 2B) showed that TNF induced the phosphorylation of IκBα but H2O2 had no effect on the serine phosphorylation of IκBα. ALLN Inhibits NF-κB Activation Induced by Both TNF and H2O2—ALLN blocked not only TNF-induced NF-κB activation, but also H2O2-induced NF-κB activation (Fig. 2C). Thus IκBα phosphorylation and degradation are critical in TNF-induced NF-κB activation. H2O2Induces Translocation and Phosphorylation of p65—We analyzed the effect of TNF and H2O2 on translocation and phosphorylation of p65 by Western blot analysis. Both TNF and H2O2 induced nuclear translocation of p65 in a time-dependent manner. On TNF stimulation, p65 nuclear translocation reached maximum 15 min after TNF treatment and gradually declined thereafter. In the case of H2O2, p65 translocation was slightly induced after 15 min treatment, peaked at 60 min, and diminished thereafter (Fig. 3A). Both TNF and H2O2 induced the phosphorylation of p65 in a time-dependent manner, but the kinetics of H2O2-induced phosphorylation of p65 was slower than that for TNF (Fig. 3B). Immunocytochemistry assay showed that while in untreated cells, p65 was localized primarily in the cytoplasm, TNF and H2O2 induced translocation of p65 into the nucleus (Fig. 3C). However, H2O2-induced phosphorylation and translocation of p65 to the nucleus were delayed compared with TNF-induced response. H2O2Induces IκBα Kinase Activation—Because our results indicated that H2O2-induced NF-κB activation is not mediated through the phosphorylation and degradation of IκBα, we next explored whether H2O2 can activate IKK. It has been shown that IKK is required not only for TNF-induced phosphorylation of IκBα but also for the phosphorylation of p65 (9Sakurai H. Chiba H. Miyoshi H. Sugita T. Toriumi W. J. Biol. Chem. 1999; 274: 30353-30356Google Scholar, 10Sizemore N. Lerner N. Dombrowski N. Sakurai H. Stark G.R. J. Biol. Chem. 2002; 277: 3863-3869Google Scholar). An in vitro immune complex kinase assay using GST-IκBα-(1–54) as the substrate showed that both TNF and H2O2 activated IKK as early as 5 min after TNF treatment, but then activation ceased (Fig. 4). H2O2-induced IKK activation was, however, weaker than that induced by TNF. Neither TNF nor H2O2 had any effect on the expression of either IKK-α or IKK-β proteins. These results suggest that H2O2 activated IKK but had no effect on the serine phosphorylation of IκBα. H2O2Does Not Activate NF-κB in Syk-deficient Jurkat Cells—To investigate further the role of Syk in H2O2-induced NF-κB activation, we used JCaM1 cells known to lack both Lck (35Straus D.B. Weiss A. Cell. 1992; 70: 585-593Google Scholar) and Syk protein expression (41Willebrand V.M. Williams S. Tailor S. Mustelin T. Cell Signalling. 1998; 10: 407-413Google Scholar). Western blot analysis revealed that Jurkat cells expressed Syk protein but JCaM1 cells expressed very little or no Syk (Fig. 5A). The anti-Syk antibody was specific as it did not recognize Lck protein expression in p56lck-reconstituted JCaM1 cells (Fig. 5A). TNF activated NF-κB in both Jurkat and JCaM1 cells and induced IκBα degradation in both the cell lines (Fig. 5B). The kinetics of TNF-induced NF-κB activation, however, was slightly slower in JCaM1 cells than in Jurkat cells (15 versus 30 min) and the overall magnitude of activation was also lower (7.1-versus 5.1-fold). In contrast, H2O2 activated NF-κB in Jurkat cells but not in JCaM1 cells (Fig. 5C), indicating an essential role of Syk protein expression in H2O2-induced activation. We also investigated the ability of H2O2 to activate NF-κB in human lung epithelial (H1299) and breast epithelial (MCF-7) cells, which cannot be activated for Syk (Fig. 5D, lower panel). H1299 and MCF-7 cells were treated with H2O2 for the indicated times, nuclear extracts were prepared and analyzed for NF-κB activation by EMSA. Whole cell extracts were analyzed for Syk activation. We found that H2O2 failed to activate Syk and this correlated with the lack of activation of NF-κB in H1299 and MCF-7 cells. Whether H2O2 can activate NF-κB in murine cells was examined. For this murine macrophage RAW264.7 cells were treated for the indicated times with 500 μm H2O2 and then examined for NF-κB activation by EMSA and IκBα degradation by Western blot analysis. As shown in Fig. 5E, H2O2 induced NF-κB activation in murine cells and this was accompanied with the degradation and resynthesis of IκBα. These results agree with a previous report (32Schoonbroodt S. Ferreira V. Best-Belpomme M. Boelaert J.R. J. Immunol. 2000; 164: 4292-4300Google Scholar) but differ from that noted in human cells. H2O2Does Not Activate NF-κB in Lck-reconstituted JCaM1 Cells—JCaM1 cells have been shown to lack both p56lck and Syk protein-tyrosine kinases (35Straus D.B. Weiss A. Cell. 1992; 70: 585-593Google Scholar). Previously we have shown that p56lck is required for ceramide-induced and HIV-tat-induced NF-κB activation (42Manna S.K. Sah N.K. Aggarwal B.B. J. Biol. Chem. 2000; 275: 13297-13306Google Scholar, 43Manna S.K. Aggarwal B.B. J. Immunol. 2000; 164: 5166Google Scholar). EMSA of JCaM1 cells whose p56lck expression had been reconstituted revealed that H2O2 activated NF-κB in Jurkat cells but not in JCaM1 cells whose p56lck expression had been reconstituted (Fig. 5F). No IκBα phosphorylation was noted in either of the cell lines (see lower panel). In other words, p56lck was not required for H2O2-induced NF-κB activation or for IκBα phosphorylation. H2O2Induces Tyrosine Phosphorylation of Syk Protein in Jurkat Cells but Not in JCaM1 Cells—Jurkat and Syk-deficient JCaM1 cells treated with H2O2 for the indicated times were immunoprecipitated with anti-Syk antibody and then subjected to Western blot analysis using anti-phosphotyrosine antibody (4G10)
0

Human atrial natriuretic peptide receptor defines a new paradigm for second messenger signal transduction.

David Lowe et al.May 1, 1989
Research Article1 May 1989free access Human atrial natriuretic peptide receptor defines a new paradigm for second messenger signal transduction. D. G. Lowe D. G. Lowe Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author M. S. Chang M. S. Chang Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author R. Hellmiss R. Hellmiss Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author E. Chen E. Chen Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author S. Singh S. Singh Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author D. L. Garbers D. L. Garbers Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author D. V. Goeddel D. V. Goeddel Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author D. G. Lowe D. G. Lowe Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author M. S. Chang M. S. Chang Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author R. Hellmiss R. Hellmiss Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author E. Chen E. Chen Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author S. Singh S. Singh Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author D. L. Garbers D. L. Garbers Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author D. V. Goeddel D. V. Goeddel Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. Search for more papers by this author Author Information D. G. Lowe1, M. S. Chang1, R. Hellmiss1, E. Chen1, S. Singh1, D. L. Garbers1 and D. V. Goeddel1 1Department of Molecular Biology, Genentech, Inc., South San Francisco, CA 94080. The EMBO Journal (1989)8:1377-1384https://doi.org/10.1002/j.1460-2075.1989.tb03518.x PDFDownload PDF of article text and main figures. ToolsAdd to favoritesDownload CitationsTrack CitationsPermissions ShareFacebookTwitterLinked InMendeleyWechatReddit Figures & Info We isolated cDNAs encoding a 115 kd human atrial natriuretic peptide (alpha ANP) receptor (ANP-A receptor) that possesses guanylate cyclase activity, by low-stringency hybridization with sea urchin Arbacia punctulata membrane guanylate cyclase probes. The human ANP-A receptor has a 32 residue signal sequence followed by a 441 residue extracellular domain homologous to the 60 kd ANP-C receptor. A 21 residue transmembrane domain precedes a 568 residue cytoplasmic domain with homology to the protein kinase family and to a subunit of the soluble guanylate cyclase. COS-7 cells transfected with an ANP-A receptor expression vector displayed specific [125I]alpha ANP binding, and exhibited alpha ANP stimulated cGMP production. These data demonstrate a new paradigm of cellular signal transduction where extracellular ligand binding allosterically regulates cyclic nucleotide second-messenger production by a receptor cytoplasmic catalytic domain. Previous ArticleNext Article Volume 8Issue 51 May 1989In this issue RelatedDetailsLoading ...
Load More