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Detection of  Neu1 Sialidase Activity in Regulating TOLL-like Receptor Activation

Mammalian Toll-like receptors (TLRs) are a family of receptors that recognize pathogen-associated molecular patterns. Not only are TLRs crucial sensors of ...

The ectodomain of TOLL-like receptors (TLR) is highly glycosylated with several N-linked gylcosylation sites located in the inner concave surface. The precise role of these sugar N-glycans in TLR receptor activation is unknown. Recently, we have shown that Neu1 sialidase and not Neu2, -3 and -4 forms a complex with TLR-2, -3 and -4 receptors on the cell-surface membrane of naÃ¯ve and activated macrophage cells (Glycoconj J DOI 10.1007/s10719-009-9239-8). Activation of Neu1 is induced by TLR ligands binding to their respective receptors. Here, we show that endotoxin lipopolysaccharide (LPS)-induced MyD88/TLR4 complex formation and subsequent NFkappaB activation is dependent on the removal of alpha-2,3-sialyl residue linked to beta-galactoside of TLR4 by the Neu1 activity associated with LPS-stimulated live primary macrophage cells, macrophage and dendritic cell lines but not with primary Neu1-deficient macrophage cells. Exogenous alpha-2,3 sialyl specific neuraminidase (Streptoccocus pneumoniae) and wild-type T. cruzi trans-sialidase (TS) but not the catalytically inactive mutant TSAsp98-Glu mediate TLR4 dimerization to facilitate MyD88/TLR4 complex formation and NFkappaB activation similar to those responses seen with LPS. These same TLR ligand-induced NFkappaB responses are not observed in TLR deficient HEK293 cells, but are re-established in HEK293 cells stably transfected with TLR4/MD2, and are significantly inhibited by alpha-2,3-sialyl specific Maackia amurensis (MAL-2) lectin, alpha-2,3-sialyl specific galectin-1 and neuraminidase inhibitor Tamiflu but not by alpha-2,6-sialyl specific Sambucus nigra lectin (SNA). Taken together, the findings suggest that Neu1 desialylation of alpha-2,3-sialyl residues of TLR receptors enables in removing a steric hinderance to receptor association for TLR activation and cellular signaling.

Neu1 desialylation of sialyl alpha-2,3-linked beta-galactosyl residues of TOLL-like receptor 4 is essential for receptor activation and cellular signaling.

Die APPs&alpha; von TOLL-Like Rezeptoren (TLR) ist sehr stark glykosyliert mit mehreren N verkn&uuml;pfte Gylcosylation-Standorte in die konkave Innenfl&auml;che. Die genaue Rolle der diese Zucker N-Glykane in TLR-Aktivierung ist unbekannt. Vor kurzem haben wir gezeigt, dass Neu1 Sialidase und nicht Neu2,-3 und-4 bildet einen Komplex mit TLR-2,-3 und-4 Rezeptoren auf der Zelloberfl&auml;che Membran der naive und aktivierte Makrophagen cells (Glycoconj J DOI 10.1007/s10719-009-9239-8). Aktivierung des Neu1 wird von TLR-Liganden binden an ihre entsprechenden Rezeptoren induziert. Hier zeigen wir, dass Endotoxin Lipopolysaccharid (LPS)-induzierte MyD88/TLR4-Komplexbildung und nachfolgende NFkappaB Aktivierung ist die Beseitigung von Alpha-2,3-Sialyl-R&uuml;ckstand mit dem Beta-galactopyranosid von TLR4 durch die Neu1 Aktivit&auml;t im Zusammenhang mit LPS stimuliert Leben prim&auml;ren Makrophagen-Zellen, Makrophagen und dendritischen Zelllinien aber nicht mit prim&auml;ren Neu1-defizienten Makrophagen Zellen abh&auml;ngig. Exogene Alpha-2,3 Sialyl spezifische Neuraminidase (Streptoccocus Pneumoniae) und Wildtyp T. Cruzi Trans-Sialidase (TS), aber nicht die katalytisch inaktive mutant TSAsp98-Glu vermitteln TLR4 Dimerisierung MyD88/TLR4-Komplexbildung und NFkappaB Aktivierung &auml;hnlich wie diese Antworten gesehen mit LPS zu erleichtern. Diese gleichen TLR Liganden induziert NFkappaB Antworten nicht in TLR mangelhaft HEK293 Zellen zu beobachten sind, aber in HEK293 Zellen stabil die mit TLR4/MD2 transfected wiederhergestellt werden und sind deutlich gehemmt, von Alpha-2,3-Sialyl spezifische Maackia Amurensis (MAL-2) Lektin, Alpha-2,3-Sialyl spezifische Galectin-1 und Neuraminidasehemmer Tamiflu aber nicht von Alpha-2,6-Sialyl spezifische Sambucus Nigra Lektin (SNA). Zusammengenommen zufolge die Feststellungen Neu1 Desialylation Alpha-2,3-Sialyl R&uuml;ckst&auml;nde von TLR-Rezeptoren erm&ouml;glicht eine sterische Hinderniss Rezeptor Vereinigung f&uuml;r TLR-Aktivierung und zellularen Signalisierens zu entfernen.

Neu1 Desialylation Sialyl Alpha-2,3-chromosomale Beta-Galaktosyltransferase R&uuml;ckst&auml;nde von TOLL-Like Receptor 4 unbedingt Rezeptor-Aktivierung und zellulare signalisieren.

Experimental autoimmune encephalomyelitis (EAE) is a rodent model of multiple sclerosis that is executed in animals by immunization with myelin Ag in adjuvant. The SJL/J autoimmune-prone strain of mouse has been used to model relapsing-remitting multiple sclerosis. However, significant variations in peak scores, timing of onset, and incidence are observed among laboratories, with the postacute (relapse) phase of the disease exhibiting significant inconsistency. We characterized two substrains of SJL/J mice that exhibit profoundly different EAE disease parameters. Induction of EAE in the first SJL/J substrain resulted in many cases of chronic EAE that was dominated by an aggressive B cell response to the immunizing Ag and to endogenous CNS Ags. In contrast, the other SJL/J substrain exhibited a relapsing-remitting form of EAE concomitant with an elevated number of cytokine-producing CD4(+) T cells in the CNS. Exploiting these interstrain differences, we performed a genome-wide copy number analysis on the two disparate SJL/J substrains and discovered numerous gene-dosage differences. In particular, one inflammation-associated gene, Naip1, was present at a higher copy number in the SJL/J substrain that exhibited relapsing-remitting EAE. These results demonstrate that substrain differences, perhaps at the level of genomic copy number, can account for variability in the postacute phase of EAE and may drive chronic versus relapsing disease.

Substrain differences reveal novel disease-modifying gene candidates that alter the clinical course of a rodent model of multiple sclerosis.

Experimentellen autoimmunen Enzephalomyelitis (EAE) ist ein Nagetier Modell der multiplen Sklerose, die bei Tieren durch Immunisierung mit Myelin Ag in Adjuvant ausgef&uuml;hrt wird. Die SJL/J Autoimmun-gef&auml;hrdeten Sorte Maus wurde verwendet, schubf&ouml;rmig-remittierender multipler Sklerose zu modellieren. Allerdings sind erhebliche Schwankungen der Spitze Partituren, Timing der Onset und Inzidenz Labors, mit der postacute (Rezidiv) Phase der Krankheit pr&auml;sentiert bedeutende Inkonsistenz beobachtet. Wir zeichnen sich zwei Substrains SJL/J-M&auml;use, die grundlegend EAE-Krankheit-Parameter aufweisen. Induktion von EAE in der ersten SJL/J Substrain f&uuml;hrte in vielen F&auml;llen von chronischen EAE, die durch eine aggressive B-Zell-Antwort der immunisierenden Ag und endogene CNS-Ags dominiert wurde. Dagegen stellte der anderen SJL/J Substrain eine schubf&ouml;rmig-remittierender Form der begleitenden mit einer erh&ouml;hten Anzahl von Zytokin-produzierenden CD4(+) T-Zellen im ZNS EAE. Nutzen diese interstrain Unterschiede, wir eine Anzahl genomweiten Kopie-Analyse auf die zwei unterschiedlichen SJL/J Substrains durchgef&uuml;hrt und entdeckte zahlreiche Unterschiede der Gen-Dosierung. Insbesondere war eine Entz&uuml;ndung-assoziierte gen, Naip1, bei Kopie Zahl in der SJL/J-Substrain, die schubf&ouml;rmig-remittierender EAE ausgestellt. Diese Ergebnisse zeigen, dass substrain Unterschiede, k&ouml;nnen vielleicht auf der Ebene der genomischen Exemplarzahl, Konto f&uuml;r Variabilit&auml;t in der postacute Phase der EAE und kann mit dem chronischen gegen rezidivierende Krankheit.

Substrain Unterschiede zeigen neuartige krankheitsmodifizierende gen Kandidaten, die den Verlauf eines Nagetier-Modells der multiplen Sklerose zu &auml;ndern.

Anti-inflammatory activities of thymoquinone (TQ) have been demonstrated in in vitro and in vivo studies. However, the precise mechanism(s) of TQ in these anti-inflammatory activities is not well understood. Using a newly developed assay to detect sialidase activity in live macrophage cells (Glycoconj J doi: 10.1007/s10719-009-9239-8 ), here we show that TQ has no inhibitory effect on endotoxin lipopolysaccharide (LPS) induced sialidase activity in live BMC-2 macrophage cells. In contrast, the parent black seed oil (BSO) and another constituent of BSO para-cymene (p-CY) completely block LPS induced sialidase activity. All of these compounds had no effect on cell viability. On the other hand, TQ induces a vigorous sialidase activity in live BMC-2 macrophage cells in a dose dependent manner as well in live DC-2.4 dendritic cells, HEK-TLR4/MD2, HEK293, SP1 mammary adenocarcinoma cells, human WT and 1140F01 and WG0544 type I sialidosis fibroblast cells. Tamiflu (oseltamivir phosphate) inhibits TQ-induced sialidase activity in live BMC-2 cells with an IC(50) of 0.0194 microM compared to an IC(50) of 19.1 microM for neuraminidase inhibitor DANA (2-deoxy-2,3-dehydro-N-acetylneuraminic acid). Anti-Neu1, -2 and -3 antibodies have no inhibition of TQ-induced sialidase activity in live BMC-2 and human THP-1 macrophage cells but anti-Neu4 antibodies completely block this activity. There is a vigorous sialidase activity associated with TQ treated live primary bone marrow (BM) macrophage cells derived from WT and hypomorphic cathepsin A mice with a secondary Neu1 deficiency (NeuI KD), but not from Neu4 knockout (Neu4 KO) mice. Pertussis toxin (PTX), a specific inhibitor of Galphai proteins of G-protein coupled receptor (GPCR) and the broad range inhibitors of matrix metalloproteinase (MMP) galardin and piperazine applied to live BMC-2, THP-1 and primary BM macrophage cells completely block TQ-induced sialidase activity. These same inhibitory effects are not observed with the GM1 ganglioside specific cholera toxin subunit B (CTXB) as well as with CTX, tyrosine kinase inhibitor K252a, and the broad range GPCR inhibitor suramin. The specific inhibitor of MMP-9, anti-MMP-9 antibody and anti-Neu4 antibody, but not the specific inhibitor of MMP-3 completely block TQ-induced sialidase activity in live THP-1 cells, which express Neu4 and MMP-9 on the cell surface. Neu4 sialidase activity in cell lysates from TQ-treated live THP-1 cells desialylates natural gangliosides and mucin substrates. RT-PCR and western blot analyses reveal no correlation between mRNA and protein values for Neu3 and Neu4 in human monocytic THP-1 cells, suggesting for the first time a varied post-transcriptional mechanism for these two mammalian sialidases independent of TQ activation. Our findings establish an unprecedented activation of Neu4 sialidase on the cell surface by thymoquinone, which is derived from the nutraceutical black cumin oil. The potentiation of GPCR-signaling by TQ via membrane targeting of Galphai subunit proteins and matrix metalloproteinase-9 activation may be involved in the activation process of Neu4 sialidase on the cell surface.

Thymoquinone from nutraceutical black cumin oil activates Neu4 sialidase in live macrophage, dendritic, and normal and type I sialidosis human fibroblast cells via GPCR Galphai proteins and matrix metalloproteinase-9.

Entz&uuml;ndungshemmende Aktivit&auml;ten der Thymoquinone (TQ) ist in in-vitro und in vivo Studien bewiesen. Die genauen Mechanismen der TQ in diese entz&uuml;ndungshemmenden Aktivit&auml;ten ist jedoch nicht gut verstanden. Mit einer neu entwickelten Assay um Sialidase Aktivit&auml;t in live Makrophagen Zellen zu erreichen (Glycoconj J Doi: 10.1007/s10719-009-9239-8), hier zeigen wir, dass TQ keine hemmende Wirkung auf Endotoxin Lipopolysaccharid (LPS) induzierte Sialidase Aktivit&auml;t in lebenden Zellen der BMC-2-Makrophagen hat. Im Gegensatz dazu blockieren die &uuml;bergeordneten schwarz Kern&ouml;l (BSO) und ein weiterer Bestandteil des BSO Para-Cymol (p-CY) vollst&auml;ndig LPS-induzierte Sialidase Aktivit&auml;t. Alle diese Verbindungen hatten keine Auswirkung auf die Zellviabilit&auml;t. Auf der anderen Seite, TQ induziert eine kr&auml;ftige Sialidase-Aktivit&auml;t in lebenden Zellen der BMC-2-Makrophagen in gewissem Dosis abh&auml;ngige als auch in lebenden DC-2.4 dendritischen Zellen, HEK-TLR4/MD2, HEK293, SP1 Mamma Adenokarzinom Zellen, menschliche WT und 1140F01 und WG0544 Typ I Sialidose L929. Tamiflu (Oseltamivir-Phosphat) hemmt Sialidase TQ-induzierte Aktivit&auml;t in lebenden Zellen, den BMC-2 mit einem IC (50) der 0.0194 MicroM im Vergleich zu einem IC (50) von 19,1 MicroM f&uuml;r Neuraminidasehemmer DANA (2-deoxy-2,3-dehydro-N-acetylneuraminic S&auml;ure). Anti-Neu1,-2 und-3 Antik&ouml;rper haben keine Hemmung der TQ-induzierte Sialidase Aktivit&auml;t in lebenden BMC-2 und menschlichen THP-1 Makrophagen Zellen aber Anti-Neu4 Antik&ouml;rper vollst&auml;ndig blockieren diese Aktivit&auml;t. Es gibt eine kr&auml;ftige Sialidase Aktivit&auml;t im Zusammenhang mit TQ behandelt Leben prim&auml;re (BM) Makrophagen Knochenmarkzellen abgeleitet von WT und hypomorphen Kathepsin A-M&auml;use mit einem sekund&auml;ren Neu1-Mangel (NeuI KD), aber nicht von Neu4 (Neu4 KO) k.o.-M&auml;use. Pertussis-Toxin (PTX), ein spezifischer Hemmer von Galphai Proteinen von G-Protein-gekoppelte Rezeptor (GPCR) und die breite Palette-Inhibitoren von Matrix-Metalloproteasen (MMP)-Galardin und Piperazin auf Leben BMC-2 angewendet, THP-1 und prim&auml;re BM Makrophagen Zellen vollst&auml;ndig blockieren Sialidase TQ-induzierte Aktivit&auml;t. Diese gleichen hemmenden Effekte sind nicht mit der GM1 Ganglioside spezifischen Cholera Toxin Untereinheit B (CTXB) sowie mit CTX, Tyrosinkinase-Hemmer der K252a und die breite Palette GPCR Inhibitor Suramin beobachtet. Die spezifischen Inhibitor von MMP-9, Anti-MMP-9-Antik&ouml;rper und Anti-Neu4 Antik&ouml;rper, aber nicht die spezifischen Inhibitor der MMP-3 komplett blockieren Sialidase TQ-induzierte Aktivit&auml;t in lebenden Zellen der THP-1, welche Neu4 und MMP-9 auf der Zelloberfl&auml;che. Neu4 Sialidase Aktivit&auml;t in Zelllysate von TQ-behandelten Leben THP-1 Zellen Desialylates nat&uuml;rliche Ganglioside und Mucin-Substrate. RT-PCR und western-Blot-Analysen zeigen keine Korrelation zwischen mRNA und Protein-Werte f&uuml;r Neu3 und Neu4 in humanen monozyt&auml;ren THP-1-Zellen, schl&auml;gt zum ersten Mal einen abwechslungsreichen Posttranskriptionale Mechanismus f&uuml;r diese zwei S&auml;ugetier-Sialidases unabh&auml;ngig von TQ-Aktivierung. Unsere Sachaufkl&auml;rung eine beispiellose Aktivierung des Neu4 Sialidase auf der Zelloberfl&auml;che von Thymoquinone, die von den Nutraceutical Schwarzk&uuml;mmel&ouml;l abgeleitet ist. Die Potenzierung von GPCR-Signalisierung von TQ &uuml;ber die Membran auf der Galphai-Untereinheit Proteine und Matrix Metalloprotease-9-Aktivierung kann bei der Aktivierung von Neu4 Sialidase auf der Zelloberfl&auml;che hinzugezogen werden.

Thymoquinone von Nutraceutical Schwarzk&uuml;mmel&ouml;l Neu4 Sialidase im Leben Makrophagen, dendritischen und normale aktiviert und Typ I Sialidose menschlichen L929 via GPCR Galphai Proteine und Matrix-Metalloproteasen-9.

Thymoquinone (TQ) derived from the nutraceutical black cumin oil has been reported to be a novel agonist of Neu4 sialidase activity in live cells (Glycoconj J DOI 10.1007/s10719-010-9281-6). The activation of Neu4 sialidase on the cell surface by TQ was found to involve GPCR-signaling via membrane targeting of GÎ±i subunit proteins and matrix metalloproteinase-9 activation. Contrary to other reports, TQ had no anti-inflammatory effects in vitro. Here, we show that MyD88/TLR4 complex formation and subsequent NFÎºB activation are induced by the Neu4 activity associated with TQ-stimulated live primary bone marrow (BM) macrophage cells from WT and Neu1-deficient mice, HEK-TLR4/MD2 cells and BMC-2 macrophage cell line but not with primary macrophage cells from Neu4-knockout mice. Tamiflu (oseltamivir phosphate), pertussis toxin (PTX), a specific inhibitor of GÎ±i proteins of G-protein coupled receptor (GPCR) and the broad range inhibitor of matrix metalloproteinase (MMP) galardin applied to live primary BM macrophage cells completely block TQ-induced MyD88/TLR4 complex formation. Using immunocytochemistry and western blot analyses, Tamiflu, galardin and PTX inhibit NFÎºB activation induced by Neu4 activity associated with TQ-stimulated BMC-2 cells, HEK-TLR4/MD2 cells and primary BM macrophages from WT mice. EMSA analyses on HEK-TLR4/MD2 nuclear cell extracts confirm the nuclear localization and DNA binding of TQ-induced NFÎºB activation in a biphasic manner within 30Â min. Co-immunoprecipitation experiments reveal for the first time that MMP-9 may be an important intermediate link in the TQ-induced Neu4 activity circuitously targeting TLR4 receptors. Central to this process is that Neu4 forms a complex with MMP-9, which is already bound to TLR4 receptors. Fluorescence spectrophotometer analyses of live CD14-THP1 cells treated with TQ show Neu4 sialidase activity over 5Â min. Using flow cytometry analyses, CD14-THP1 cells treated with TQ express stable protein levels of Neu4, TLR4 and MMP9 on the cell surface over 30Â min except for a marked diminution of MMP9 at 15Â min. Using cytokine array profiling analyses of serum, Neu4-knockout mice respond poorly to TQ in producing pro-inflammatory cytokines and chemokines after 5-h treatment compared to the wild-type or hypomorphic cathepsin A mice with a secondary 90% Neu1 deficient mice. Our findings establish an unprecedented signaling paradigm for TQ-induced Neu4 sialidase activity. It signifies that MMP-9 forms an important molecular signaling platform in complex with TLR4 receptors at the ectodomain and acts as the intermediate link for TQ-induced Neu4 sialidase in generating a functional receptor with subsequent NFÎºB activation and pro-inflammatory cytokine production in vivo.

Thymoquinone-induced Neu4 sialidase activates NFÎºB in macrophage cells and pro-inflammatory cytokines in vivo.

Thymoquinone (TQ) abgeleitet vom Nutraceutical Schwarzk&uuml;mmel&ouml;l wurde berichtet, ein neuartiges Agonist Neu4 Sialidase Aktivit&auml;t in lebenden Zellen (Glycoconj J DOI 10.1007/s10719-010-9281-6) sein. Die Aktivierung des Neu4 Sialidase auf der Zelloberfl&auml;che von TQ wurde festgestellt, dass GPCR-Signalisierung &uuml;ber die Membran auf der G&alpha;i-Untereinheit Proteine und Matrix Metalloprotease-9-Aktivierung beinhalten. Im Gegensatz zu anderen Berichten hatte TQ keine entz&uuml;ndungshemmende Wirkung, die in-vitro. Hier zeigen wir, da&szlig; MyD88/TLR4-Komplexbildung und anschlie&szlig;ende NF&kappa;B-Aktivierung der Neu4 Aktivit&auml;t im Zusammenhang mit TQ-stimuliert Leben prim&auml;re (BM) Makrophagen Knochenmarkzellen von WT und Neu1-defizienten M&auml;usen, HEK-TLR4/MD2-Zellen und Makrophagen-Zelllinie BMC-2 aber nicht mit prim&auml;ren Makrophagen Zellen von Neu4-Knockout-M&auml;usen hervorruft. Tamiflu (Oseltamivir-Phosphat), Pertussis-Toxin (PTX), einen spezifischen Hemmer von G&alpha;i Proteinen von G-Protein-gekoppelte Rezeptoren (GPCR) und die breite Palette-Inhibitor der Matrix-Metalloproteasen (MMP)-Galardin angewendet, um prim&auml;re BM Makrophagen Zellen vollst&auml;ndig Block TQ-induzierte MyD88/TLR4-Komplexbildung zu leben. Mit Immunzytochemie und western-Blot Analysen, hemmen Tamiflu, Galardin und PTX NF&kappa;B-Aktivierung von Neu4 Aktivit&auml;t im Zusammenhang mit TQ-stimuliert BMC-2 Zellen, HEK-TLR4/MD2 Zellen und prim&auml;re BM Makrophagen aus WT M&auml;use induziert. EMSA Analysen auf HEK-TLR4/MD2 atomare Zelle, Extrakte best&auml;tigen, dass die nukleare Lokalisierung und DNA-Bindung der TQ-induzierte NF&kappa;B-Aktivierung in gewissem biphasische innerhalb 30 min. Co-Immunopr&auml;zipitation Experimente zum ersten Mal zu offenbaren, dass MMP-9 m&ouml;glicherweise ein wichtiges Zwischenglied in der TQ-induzierte Neu4-Aktivit&auml;t auf Umwegen TLR4-Rezeptoren. Zentrale zu diesem Prozess Neu4 bildet einen Komplex mit MMP-9, die bereits an TLR4-Rezeptor gebunden ist. Fluoreszenz-Spektralphotometer-Analysen von lebenden Zellen in Verwendung CD14-THP1 behandelt mit TQ zeigen Neu4 Sialidase Aktivit&auml;t mehr als 5 min. Using flie&szlig;en Cytometry Analysen, Verwendung CD14-THP1 Zellen behandelt mit TQ ausdr&uuml;ckliche stabilen Protein-Ebene Neu4, TLR4 und MMP9 auf der Zelle Oberfl&auml;che &amp;gt; 30 min bis auf eine markierte Verringerung der MMP9 bei 15 min. Using Cytokine Array Profilerstellung Analysen von Serum, Neu4-Knockout-M&auml;usen reagieren schlecht auf TQ Produktion Pro-inflammatorische Zytokine und Chemokine nach 5-h-Behandlung im Vergleich zu den Wildtyp oder hypomorphen Kathepsin A M&auml;use mit einer sekund&auml;ren 90 % Neu1 unzul&auml;nglichen M&auml;usen. Unsere Sachaufkl&auml;rung eine beispiellose Signalling Paradigma f&uuml;r TQ-induzierte Neu4 Sialidase Aktivit&auml;t. Es bedeutet, dass MMP-9 eine wichtige Molekulare Signalling-Plattform im Komplex mit TLR4-Rezeptoren an den APPs&alpha; bildet und als Zwischenglied f&uuml;r TQ-induzierte Neu4 Sialidase fungiert bei der Erzeugung eines funktionellen Rezeptors mit anschlie&szlig;ende NF&kappa;B-Aktivierung und Pro-inflammatorische Zytokin-Produktion in-vivo.

Thymoquinone induziert Neu4 Sialidase aktiviert NF&kappa;B in Makrophagen Zellen und Pro-inflammatorische Zytokine in-vivo.

The signaling pathways of mammalian Toll-like receptors (TLRs) are well characterized, but the precise mechanism(s) by which TLRs are activated upon ligand binding remains poorly defined. Recently, we reported a novel membrane sialidase-controlling mechanism that depends on ligand binding to its TLR to induce mammalian neuraminidase-1 (Neu1) activity, to influence receptor desialylation, and subsequently to induce TLR receptor activation and the production of nitric oxide and proinflammatory cytokines in dendritic and macrophage cells. The Î±-2,3-sialyl residue of TLR was identified as the specific target for hydrolysis by Neu1. Here, we report a membrane signaling paradigm initiated by endotoxin lipopolysaccharide (LPS) binding to TLR4 to potentiate G protein-coupled receptor (GPCR) signaling via membrane GÎ±(i) subunit proteins and matrix metalloproteinase-9 (MMP9) activation to induce Neu1. Central to this process is that a Neu1-MMP9 complex is bound to TLR4 on the cell surface of naive macrophage cells. Specific inhibition of MMP9 and GPCR GÎ±(i)-signaling proteins blocks LPS-induced Neu1 activity and NFÎºB activation. Silencing MMP9 mRNA using lentivirus MMP9 shRNA transduction or siRNA transfection of macrophage cells and MMP9 knock-out primary macrophage cells significantly reduced Neu1 activity and NFÎºB activation associated with LPS-treated cells. These findings uncover a molecular organizational signaling platform of a novel Neu1 and MMP9 cross-talk in alliance with TLR4 on the cell surface that is essential for ligand activation of TLRs and subsequent cellular signaling.

Neu1 sialidase and matrix metalloproteinase-9 cross-talk is essential for Toll-like receptor activation and cellular signaling.

Die Signalwege S&auml;ugetier-Toll-Like Rezeptoren (TLRs) sind gut charakterisiert durch die TLRs bei Ligand-Bindung bleibt schlecht definierten aktiviert sind, aber die genauen Mechanismen. Vor kurzem berichteten wir einen neuartigen Membran Sialidase-Steuerung Mechanismus, der Ligand-Bindung an seine TLR S&auml;ugetier-Neuraminidase-1 (Neu1) Aktivit&auml;t, veranlassen Rezeptor Desialylation zu beeinflussen, und anschlie&szlig;end TLR-Aktivierung und die Produktion von Stickstoffmonoxid und Proinflammatory Cytokines in dendritischen induzieren abh&auml;ngt und Makrophagen-Zellen. Neu1 nannte als das spezifische Ziel der Hydrolyse &alpha;-2,3-Sialyl R&uuml;ckst&auml;nde von TLR. Hier berichten wir &uuml;ber eine Membran, die Signalisierung Paradigma von Endotoxin Lipopolysaccharid (LPS) Bindung an TLR4 um G-Protein-gekoppelter Rezeptor (GPCR) Signalisierung durch die Membran G&alpha;(i) Untereinheit Proteine und Matrix Metalloprotease-9 (MMP9) Aktivierung Neu1 induzieren potenzieren initiiert. Zentrales Element dieses Prozesses ist, dass ein Neu1-MMP9-Komplex auf der Zelloberfl&auml;che naiver Makrophagen Zellen TLR4 gebunden ist. Spezifische Hemmung der MMP9 und GPCR G&alpha; (i)-Signalisierung Proteine Bl&ouml;cke Neu1 LPS-induzierte Aktivit&auml;t und NF&kappa;B-Aktivierung. Unterdr&uuml;ckender MMP9 mRNA mit Lentiviren MMP9 ShRNA Transduktion oder SiRNA Transfektion von Zellen Makrophagen und MMP9 Zellen Knock-out-prim&auml;ren Makrophagen deutlich reduzierten Neu1 Aktivit&auml;t und NF&kappa;B-Aktivierung LPS behandelten Zellen zugeordnet. Diese Erkenntnisse aufdecken eine molekulare organisatorische Signalling Plattform &uuml;ber eine neuartige Neu1 und MMP9 Nebensprechen im B&uuml;ndnis mit TLR4 auf der Zelloberfl&auml;che, die notwendig f&uuml;r Ligand Aktivierung von TLR und nachfolgende zellulares signalisieren.

Article	Year
Neu1 desialylation of sialyl alpha-2,3-linked beta-galactosyl residues of TOLL-like receptor 4 is essential for receptor activation and cellular signaling. Cellular signalling\| PubMed ID: 19796680	2010
Substrain differences reveal novel disease-modifying gene candidates that alter the clinical course of a rodent model of multiple sclerosis. Journal of immunology (Baltimore, Md. : 1950)\| PubMed ID: 20173032	2010
Thymoquinone from nutraceutical black cumin oil activates Neu4 sialidase in live macrophage, dendritic, and normal and type I sialidosis human fibroblast cells via GPCR Galphai proteins and ... Glycoconjugate journal\| PubMed ID: 20213245	2010
Thymoquinone-induced Neu4 sialidase activates NFÎºB in macrophage cells and pro-inflammatory cytokines in vivo. Glycoconjugate journal\| PubMed ID: 20697956	2010
Neu1 sialidase and matrix metalloproteinase-9 cross-talk is essential for Toll-like receptor activation and cellular signaling. The Journal of biological chemistry\| PubMed ID: 21873432	2011

Trisha Finlay

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