Protein tyrosine kinases activate the STAT (signal transducer and activator of transcription) signaling pathway, which can play essential roles in cell differentiation, cell cycle control, and development. However, the potential role of the STAT signaling pathway in the induction of apoptosis remains unexplored. Here we show that γ interferon (IFN-γ) activated STAT1 and induced apoptosis in both A431 and HeLa cells, whereas epidermal growth factor (EGF) activated STAT proteins and induced apoptosis in A431 but not in HeLa cells. EGF receptor autophosphorylation and mitogen-activated protein kinase activation in response to EGF were similar in both cell lines. The breast cancer cell line MDA-MB-468 exhibited a similar response to A431 cells, i.e., STAT activation and apoptosis correlatively resulted from EGF or IFN-γ treatment. In addition, in a mutant A431 cell line in which STAT activation was abolished, no apoptosis was induced by either EGF or IFN-γ. We further demonstrated that both EGF and IFN-γ induced caspase 1 (interleukin-1β converting enzyme [ICE]) gene expression in a STAT-dependent manner. IFN-γ was unable to induce ICE gene expression and apoptosis in either JAK1-deficient HeLa cells (E2A4) or STAT1-deficient cells (U3A). However, ICE gene expression and apoptosis were induced by IFN-γ in U3A cells into which STAT1 had been reintroduced. Moreover, both EGF-induced apoptosis and IFN-γ-induced apoptosis were effectively blocked by Z-Val-Ala-Asp-fluoromethylketone (ZVAD) in all the cells tested, and studies from ICE-deficient cells indicated that ICE gene expression was necessary for IFN-γ-induced apoptosis. We conclude that activation of the STAT signaling pathway can induce apoptosis through the induction of ICE gene expression.

Interferon-stimulated gene factor 3 (ISGF3) is the ligand-dependent transcriptional activator that, in response to interferon treatment, is assembled in the cell cytoplasm, is translocated to the nucleus, and binds the consensus DNA site, the interferon-stimulated response element. We have purified ISGF3 and identified its constituent proteins: a DNA-binding protein of 48 kDa and three larger polypeptides (84, 91, and 113 kDa), which themselves do not have DNA-binding activity. The multisubunit structure of ISGF3 most likely reflects its participation in receiving a ligand-dependent signal, translocating to the nucleus, and binding to DNA to activate transcription.

Alpha interferon stimulates transcription by converting the positive transcriptional regulator ISGF3 from a latent to an active form. This receptor-mediated event occurs in the cytoplasm, with subsequent translocation of the activated factor to the nucleus. ISGF3 has two components, termed ISGF3 alpha and ISGF3 gamma. ISGF3 gamma serves as the DNA recognition subunit, while ISGF3 alpha, which appears to consist of three polypeptides, is a target for alpha interferon signaling and serves as a regulatory component whose activation is required to form ISGF3. ISGF3 gamma DNA-binding activity was identified as a 48-kDa polypeptide, and partial amino acid sequence has allowed isolation of cDNA clones. ISGF3 gamma translated in vitro from recombinant clones bound DNA with a specificity indistinguishable from that of ISGF3 gamma purified from HeLa cells. Sequencing of ISGF3 gamma cDNA clones revealed significant similarity to the interferon regulatory factor (IRF) family of DNA binding proteins in the amino-terminal 117 residues of ISGF3 gamma. The other IRF family proteins bind DNA with a specificity related to but distinct from that of ISGF3 gamma. We note sequence similarities between the related regions of IRF family proteins and the imperfect tryptophan repeats which constitute the DNA-binding domain of the c-myb oncoprotein. These sequence similarities suggest that ISGF3 gamma and IRF proteins and the c-myb oncoprotein use a common structural motif for DNA recognition. Recombinant ISGF3 gamma, like the natural protein, interacted with HeLa cell ISGF3 alpha to form the mature ISGF3 DNA-binding complex. We suggest that other IRF family members may participate in signaling pathways by interacting with as yet unidentified regulatory subunits analogous to ISGF3 alpha.

Chemical RNA modifications are central features of epitranscriptomics, highlighted by the discovery of modified ribonucleosides in mRNA and exemplified by the critical roles of RNA modifications in normal physiology and disease. Despite a resurgent interest in these modifications, the biochemistry of 3-methylcytidine (m3C) formation in mammalian RNAs is still poorly understood. However, the recent discovery of trm141 as the second gene responsible for m3C presence in RNA in fission yeast raises the possibility that multiple enzymes are involved in m3C formation in mammals as well. Here, we report the discovery and characterization of three distinct m3C-contributing enzymes in mice and humans. We found that methyltransferase-like (METTL) 2 and 6 contribute m3C in specific tRNAs and that METTL8 only contributes m3C to mRNA. MS analysis revealed that there is an ∼30-40% and ∼10-15% reduction, respectively, in METTL2 and -6 null-mutant cells, of m3C in total tRNA, and primer extension analysis located METTL2-modified m3C at position 32 of tRNAThr isoacceptors and tRNAArg(CCU) We also noted that METTL6 interacts with seryl-tRNA synthetase in an RNA-dependent manner, suggesting a role for METTL6 in modifying serine tRNA isoacceptors. METTL8, however, modified only mRNA, as determined by biochemical and genetic analyses in Mettl8 null-mutant mice and two human METTL8 mutant cell lines. Our findings provide the first evidence of the existence of m3C modification in mRNA, and the discovery of METTL8 as an mRNA m3C writer enzyme opens the door to future studies of other m3C epitranscriptomic reader and eraser functions.

Nuclear factor-kappa B (NF-κB) activation is critical for innate immune responses. Here we report that the UBL4A (Ubiquitin-like protein 4A, also named GdX) enhances dendritic cells (DCs) and macrophages (Mϕ)-mediated innate immune defenses by positively regulating NF-κB signaling. GdX-deficient mice were resistant to LPS-induced endotoxin shock and DSS-induced colitis. DC- or Mϕ- specific GdX-deficient mice displayed alleviated mucosal inflammation, and the production of pro-inflammatory cytokines by GdX-deficient DCs and Mϕ was reduced. Mechanistically, we found that PTPN2 (TC45) and PP2A form a complex with RelA (p65) to mediate its dephosphorylation whereas GdX interrupts the TC45/PP2A/p65 complex formation and restrict p65 dephosphorylation by trapping TC45. Our study provides a mechanism by which NF-κB signaling is positively regulated by an adaptor protein GdX in DC or Mϕ to maintain the innate immune response. Targeting GdX could be a strategy to reduce over-activated immune response in inflammatory diseases.