Podcasts about fk506

Link to bioRxiv paper: http://biorxiv.org/cgi/content/short/2023.03.02.530846v1?rss=1 Authors: Li, Y., Liu, C., Bai, X., Li, M., Duan, C. Abstract: The cell proliferation-quiescence decision plays fundamental roles in tissue formation and regeneration, and its dysregulation can lead to human diseases. In this study, we performed transcriptomics and genetic analyses using a zebrafish model to identify pathways and genes involved in epithelial cell quiescence-proliferation regulation. In this in vivo model, a population of GFP-labeled epithelial cells known as ionocytes were induced to reenter the cell cycle by a physiological stress. Transcriptomics analysis identified 1168 genes up-regulated and 996 genes down-regulated in the reactivated cells. GO and KEGG pathway analyses revealed that genes involved in transcription regulation, cell cycle, Foxo signaling, and Wnt signaling pathway are enriched among the up-regulated genes, while those involved in ion transport, cell adhesion, and oxidation-reduction are enriched among the down-regulated genes. Among the top up-regulated genes is FK506 binding protein 5 (Fkbp5), a member of the conserved immunophilin family. CRISPR/Cas9-mediated Fkbp5 deletion abolished ionocyte reactivation and proliferation. Pharmacological inhibition of Fkbp5 had similar effects. Further analyses showed that genetic deletion and inhibition of Fkbp5 impaired Akt signaling. Forced expression of a constitutively active form of Akt rescued the defects caused by Fkbp5 inhibition. These results uncover a previously unrecognized role of Fbkp5 in regulating the quiescence-proliferation decision via Akt signaling. Copy rights belong to original authors. Visit the link for more info Podcast created by Paper Player, LLC

FK506 binding protein 5 (FKBP5) has been linked to stress related diseases and treatment response in depression (Binder et al., 2004). The corresponding protein FKBP51 was first identified as co-chaperone of HSP90 in a complex with steroid hormone receptors, where it diminishes hormone affinity and nuclear translocation efficiency of the receptors (Pratt and Toft, 1997; Wochnik et al., 2005). With FKBP5 transcription being induced by glucocorticoid signalling, an ultra-short feedback loop is provided for regulation and termination of GR activity. Dysregulation of this ultra-short feedback loop interferes with the stress hormone regulation and likely contributes to the association of FKBP5 with stress-related psychiatric disorders. Recently, important actions of FKBP51 beyond glucocorticoid signalling have been characterised in shaping the posttranslational regulation of certain molecular pathways in response to treatment with particular psychopharmaca (Gassen et al., 2014, 2015). As a contribution to elucidating the role of FKBP5 in stress related diseases, a two-sided approach was taken in this study by analysing the role of FKBP5 in regulation of transcription and in calibrating the responsiveness of these pathways to psychopharmacological treatment. To elucidate the transcriptional effects of FKBP5 in an unbiased approach, the expression profile of mice with deleted FKBP5 and their litter mates with functional FKBP5 were compared. A marked difference in glyoxalase-1 (GLO1) transcription was observed with higher GLO1 transcription in mice with deleted FKBP5, which was reflected by about two-fold more GLO1 protein in these mice. The efforts in deciphering the role of FKBP5 in elevation of GLO1 expression led to the identification of a duplication of the GLO1 gene inherent to mice with deleted FKBP5; this likely explains the enhanced GLO1 expression in these mice. This observation exemplifies the flanking gene problem and is a note of caution for interpreting data from conventionally generated knock-out mice. Overall, deletion of FKBP5 did not markedly change gene expression. In the second part of this thesis, the molecular effects of psychopharmacologic drugs were profiled for their dependency on FKBP51 function to modulate intracellular pathways relevant for treatment outcome in a cellular FKBP5 knockout model. For this purpose, psychopharmaca from the classes of SSRIs, SSNRIs, TCAs, atypical antidepressants, mood stabilisers, and NMDA receptor antagonists were analysed. In addition to GSK3β and AKT, which were reported to interact with and be targeted by FKBP51 recently (Gassen et al., 2015; Pei et al., 2009), ERK was identified as a novel kinase interacting with and being targeted by FKBP51 in this work. With GSK3β, AKT, and ERK, three major kinases were observed to be regulated by psychopharmaca. The effects were not homogeneous across all psychopharmaca and only loosely followed drug classes. Moreover, regulation of these kinases as well as their downstream targets was non-uniformly influenced by FKBP51. With FKBP51 being a stress induced gene, this transcriptional mechanism efficiently links the stress response to the regulation of the targets analysed in this work. Moreover, markers of autophagy, a cellular degradation process which has been linked to neurotransmission, were detected to be regulated by valproic acid (VPA), a mood stabiliser with HDAC inhibitory activity. VPA, as well as a second HDAC inhibitor butyric acid (BUT) enhanced the transcription of late and delayed autophagy markers controlled by FOXO3 signalling. Considering the versatile action of FKBP51 on targets analysed in this work, the list of proteins modulated by FKBP5 seems by far not complete. The diversity of effects evoked by different psychopharmaca hints to superimposed molecular effects underlying treatment outcome. Better understanding of pathway responsiveness could yield molecular markers for personalised medication that could be utilised to improve treatment outcome in stress related psychiatric diseases.

Tacrolimus or FK506 is a macrocyclic lactone that is commonly used along with other immunosuppressant drugs to reduce graft rejection in organ transplantation by suppressing the immune system. Because of its narrow therapeutic window, it is critical to accurately monitor blood concentrations of this drug for optimal efficacy.

Thu, 29 Mar 2012 12:00:00 +0100 https://edoc.ub.uni-muenchen.de/16897/ https://edoc.ub.uni-muenchen.de/16897/1/Ranganath_Gopalakrishnan.pdf Ranganath, Gopalakrishnan ddc:540, ddc:500, Fakultät für

The severe acute respiratory syndrome (SARS) was first observed in the Chinese province Guangdong in November 2002. The disease quickly spread around the globe via air travelling and caused a worldwide epidemic. Several research institutions together with the World Health Organisation (WHO) identified the SARS-coronavirus (SARS-CoV) as the causative agent of this disease. During the epidemic, about 8,000 people were infected with a mortality of approximately 10%. Although no new infections have been observed since the summer of 2003, a recurrence of the pathogen cannot be excluded. Up to now, no specific therapy against the virus have been available. Viruses contain a very compact genome, which does not encode all proteins necessary for independant replication. Thus, viruses necessarily depend on host proteins and have to interact directly with them. The analysis of protein-protein interactions between SARS-CoV and human host cells contributes to a better understanding of the viral replication and pathogenicity. Prior to this work, an automated, genome-wide yeast-two-hybrid (Y2H) screen between all 28 proteins of SARS-CoV and the gene products of three human cDNA libraries had been performed, and approximately 460, mostly new protein-protein interactions had been identified. The aim of this work was to confirm newly identified virus-host SARS-CoV protein interactions and to functionally analyse them to identify new targets for antiviral therapy. 89 newly identified protein-protein interactions were examined via a modified LUMIER binding-assay to confirm individual interactions. 37 out of 89 protein interactions were found to be positive, resulting in a confirmation rate of 42%. In subsequent functional analyses of protein-protein interactions between the SARS-CoV non-structural protein 1 (Nsp1) and proteins of the immunophilin family, two different functional consequences were observed. First, it could be shown that SARS-CoV Nsp1 boosts the expression of genes regulated via the calcineurin/NFAT-signalling cascade. The increased expression of NFAT-regulated genes in SARS-CoV infection may cause the cytokine dysregulation described in SARS patients which leads to severe lung tissue destructions and which correlates with high mortality. The considerably less harmful human coronavirus HCoV-NL63 and mouse coronavirus (MHV) did not boost the expression of NFAT-regulated genes. It was thus hypothesized that the therapy of the cytokine dysregulation with the immunosuppressive drug Cyclosporine A (CspA) might improve the course of the disease. In addition, it could be shown for the first time that the replication of the SARS-CoV can be inhibited by the immunosuppressive drug CspA. Subsequent experiments showed a similar inhibition of the viral replication of the less harmful human coronavirus HCoV-NL63 and HCoV-229E mediated by CspA. In cooperation with several groups of the ”SARS-Zoonose- Verbund”, further inhibition experiments were performed with animal coronaviruses like FCoV, IBV Bd and TGEV PUR46, which showed a similar antiviral effect of CspA. The two cellular proteins Cyclophilin A and FK506 binding-protein 1A were shown to be essential for viral replication of HCoV-NL63. The findings of this work may contribute to a better understanding of the interactions between SARS-CoV and infected host cells and their innate immune response. The application of the general coronaviral inhibitor CspA identified in this study and of non-immunosuppressive CspA analogues like DEBIO-025 procures promising options for anti-coronaviral therapy.

Das humanpathogene Bakterium H. pylori persistiert im Gastroduodenaltrakt für Jahre oder sogar Jahrzehnte und löst durch die Kolonisation der Magenmukosa eine chronische Entzündungsreaktion aus. In den meisten Fällen bleibt diese symptomlos, es können jedoch auch schwerwiegende Erkrankungen wie ein Magen- oder Zwölffingerdarm-Geschwür oder Magenkrebs daraus hervorgehen. Obwohl die Infektion eine starke zelluläre und humorale Immunantwort hervorruft, kann H. pylori durch das Immunsystem nicht eliminiert werden. In dieser Arbeit wurde der Einfluss von H. pylori auf die Proliferation und Aktivierung von CD4+ T-Zellen untersucht. Dabei zeigte sich, dass H. pylori zwei Faktoren besitzt, um die Expansion der T-Zellen zu hemmen. Der eine, nicht näher charakterisierte Faktor scheint mit der Oberfläche der Bakterien assoziiert zu sein und inhibiert die Proliferation der T-Zellen bei direktem Kontakt der Bakterien mit den Zellen. Der zweite Faktor wurde als vakuolisierendes Zytotoxin VacA identifiziert, das, wie bisher bekannt war, in Epithelzellen die Bildung saurer Vakuolen auslöst. T-Zellen produzieren, wenn sie aktiviert werden, den Wachstumsfaktor IL- 2, beginnen sich zu vermehren und setzen eine Immunreaktion gegen das Pathogen in Gang. Das VacA-Toxin hemmt jedoch die Bildung von IL-2 und bewirkt eine Hemmung des Zellzyklus bei T-Zellen, indem es die Expression der Cycline D3 und E reprimiert. Diese sind essentiell für die Aktivierung des Retinoblastom-Proteins, das den Übergang des Zellzyklus von der G1- in die S-Phase vermittelt. Durch die Hemmung der IL-2-Produktion und die Erniedrigung der Oberflächenlokalisation von CD25, der -Kette des IL-2-Rezeptors, unterbricht VacA die Signaltransduktion, die normalerweise über den IL-2-Rezeptor zur Expression der Cycline führt. Die Hemmung der IL-2-Produktion durch VacA erfolgt auf transkriptioneller Ebene, indem die Aktivierung des Transkriptionsfaktors NFAT (Nuclear Factor of Activated T cells) verhindert wird. Die anderen für die Transkription des IL-2-Gens essentiellen Transkriptionsfaktoren AP-1 und NF-B werden durch VacA nicht beeinflusst. Die Stimulation der T-Zellen aktiviert zwei Haupt-Signalwege: einer führt über den MAPKinase / ERK-Kinase Weg zur Aktivierung von AP-1 und NF-B, der andere löst eine Erhöhung der Calcium-Konzentration im Zytoplasma aus, was die Ca2+-abhängige Phosphatase Calcineurin aktiviert. Calcineurin dephosphoryliert daraufhin den Transkriptionsfaktor NFAT und NFAT wird in den Zellkern transportiert, wo es zusammen mit AP-1 und NF-B die Transkription des IL-2-Gens initiiert. Es konnte gezeigt werden, dass VacA die Translokation von NFAT in den Kern durch Hemmung der Phosphatase-Aktivität von Calcineurin verhindert. Dies hat zur Folge, dass NFAT-abhängige Gene, wie das IL-2- Gen oder das für CD25 codierende Gen, nicht abgelesen werden können. Dass Calcineurin ein geeignetes Zielmolekül ist, um eine Immunantwort zu unterdrücken, zeigen auch die medizinisch bedeutsamen Substanzen FK506 (Tacrolimus) und Cyclosporin A. Beide V Zusammenfassung 91 Substanzen verursachen durch Hemmung von Calcineurin eine starke Immunsuppression. In DNA-Microarray-Analysen wurde untersucht, ob VacA einen ähnlich drastischen Effekt auf die Funktion der T-Zellen hat wie FK506. Dabei zeigte der Vergleich der Genexpression von VacA- und FK506-behandelten T-Zellen, dass VacA eine Untergruppe der Gene, die auch von FK506 reprimiert werden, herunterreguliert, wie z.B. die Gene für die Zytokine Macrophage Inflammatory Protein (MIP)-1, MIP-1, Single C Motif-1 (SCM-1) und SCM- 1. VacA scheint also die Genaktivität von T-Zellen ähnlich wie FK506 zu modulieren, was auf einen ähnlichen Mechanismus, nämlich die Calcineurin-Hemmung schließen lässt. Da das VacA-Toxin ein sekretiertes Protein ist, das auch in den tieferen Schichten des Magengewebes nachgewiesen werden kann, erreicht H. pylori nicht nur die vereinzelt im Magenepithel vorkommenden T-Zellen, sondern auch die T-Zellen, die bei der Infektion in die Lamina propria, eine tiefere Schicht der Magenmukosa, einwandern. Durch die Unterdrückung der T-Zell-Aktivierung und die Repression von Zytokin-Genen, die wichtig sind für die Modulation der Immunantwort, induziert H. pylori so vermutlich eine lokale Immunsuppression, die seine Eliminierung durch das Immunsystem verhindert und eine chronische Infektion des Magens ermöglicht. In einem zweiten Projekt wurde die Spaltung von CagA in ein 100 kD- und ein Tyrosinphosphoryliertes 40 kD- Fragment nach dessen Translokation in diverse Zelltypen untersucht. Dabei konnte gezeigt werden, dass die Prozessierung nicht nur in Makrophagen, sondern auch in dendritischen Zellen und in T-Zellen auftritt. Die Spaltung scheint von der Tyrosin-Phosphorylierung des CagA-Proteins und von Calcium abhängig zu sein. Dabei wurde die Ca2+-abhängige Protease Calpain in einem in vitro-Ansatz als ein CagAprozessierendes Enzym identifiziert. Auch in Makrophagen kann die Spaltung von CagA in P100 und P40P-Tyr durch den Calpain-Inhibitor Calpeptin verhindert werden. Die Tatsache, dass transloziertes CagA in allen getesteten eukaryontischen Zelltypen außer der Magenepithelzellinie AGS prozessiert wird, deutet darauf hin, dass diese Prozessierung eine biologische Bedeutung hat.

Topical tacrolimus (FK506) leads to profound phenotypic and functional alterations of epidermal antigen-presenting dendritic cells in atopic dermatitis. BACKGROUND: Atopic dermatitis (AD) is a chronic inflammatory skin disease in which antigen-presenting epidermal dendritic cells (DCs), ie, Langerhans cells and the so-called inflammatory dendritic epidermal cells (IDECs) expressing the high-affinity receptor for IgE (FcepsilonRI) may play a significant pathophysiologic role. Therapeutic efficacy of the immunosuppressive macrolide tacrolimus (FK506) in AD has been demonstrated in clinical trials, but little is known of its mode of action. OBJECTIVE: The present study focused on the effects of topical tacrolimus treatment on epidermal CD1a+/FcepsilonRI+ DC populations in lesional AD. METHODS: Immunohistological analysis, epidermal DC phenotyping, and functional studies were performed on skin biopsy specimens from treated and untreated lesional skin of 10 patients with AD participating in a clinical trial with tacrolimus. RESULTS: Untreated lesional skin was characterized by a high proportion of CD1a+ cells, which was largely due to a high proportion of IDECs strongly expressing FcepsilonRI. Epidermal DCs isolated from untreated lesional skin exhibited high stimulatory activity toward autologous T cells, which was strongly reduced while clinical improvement was seen during application of tacrolimus. Concomitantly, a decreased FcepsilonRI expression was observed in both Langerhans cells and IDECs. Finally, topical tacrolimus led to a progressive decrease in the IDEC population within the pool of CD1a+ epidermal DCs and also to a decrease in their CD36 expression, which is indicative of lower local inflammation. CONCLUSION: Epidermal CD1a+ DCs may represent a target for topical tacrolimus in the treatment of AD.

Das von (Licitra and Liu, 1996) entwickelte Hefe-3-Hybrid-System ermöglicht die in vivo Identifikation von Ligand-Rezeptor-Interaktionen. Es ist eine Weiterentwicklung des klassischen Hefe-2-Hybrid-Systems und beinhaltet den Einsatz eines synthetischen Hybridmoleküls. Der feste Bestandteil dieses Hybridmoleküls ist das Hormon Dexamethason, das über die Hormon-bindende Domäne des Glukokorticoidrezeptors in der Hefezelle verankert wird und kovalent mit einem Molekül verbunden ist, für das der Interaktionspartner gesucht wird. Ziel dieser Arbeit war es, das Hefe-3-Hybrid-System im Labor zu etablieren und das System zur Identifikation neuer Interaktionspartner für das Immunsuppressivum FK506 einzusetzen. Um das Hefe-3-Hybrid-System sensitiver zu gestalten, wurde zunächst der ABC-Transporter PDR5 deletiert, der an dem Export von Steroidhormonen beteiligt ist. Dabei wurde gezeigt, daß der Pdr5-Transporter auch chemisch modifizierte Steroidhormone wie beispielsweise Dexamethason-Linker transportiert. Darüberhinaus wurden zwei Aminosäurepositionen innerhalb der Hormon-bindenden Domäne des Glukokorticoidrezeptors identifiziert, die entscheidend zur die Aktivierbarkeit des Rezeptors beitragen. Im Rahmen des durchgeführten 3-Hybrid-Screens wurde zusätzlich zu dem bekannten FK506- Bindeprotein, FKBP12, eine unbekannte, C-terminal verkürzte Spleißvariante von Antizym- Inhibitor als neuer Interaktor für FK506 identifiziert. Die Interaktion war FK506-spezifisch, da keine Interaktion mit anderen an Dexamethason gekoppelten Liganden nachzuweisen war. Die im 3-Hybrid-Screen isolierte Spleißvariante wurde zusätzlich über RT-PCR amplifiziert, wobei noch eine weitere Spleißform von Antizym-Inhibitor identifiziert werden konnte. Es wurde gezeigt, daß beide Formen ubiquitär exprimiert werden und Homologe in der Maus existieren. Antizym-Inhibitor ist an der Regulation der Polyaminbiosynthese beteiligt. Polyamine spielen für das Zellwachstum, die Zelldifferenzierung und die Proteinbiosynthese eine essentielle Rolle. Die Aktivität von Antizym-Inhibitor wird anhand seiner Fähigkeit bestimmt, Ornithin- Decarboxylase (ODC, EC 4.1.1.17) aus dem inhibitorischen Komplex mit Antizym freizusetzen. Die freigesetzte ODC-Aktivität gibt somit Auskunft über die Antizym-Inhibitor- Aktivität. Bei den Antizymen handelt es sich um eine Proteinfamilie, die aus vier Mitgliedern besteht, deren Interaktion mit Antizym-Inhibitor bislang nur für Antizym 1 beschrieben ist. Für die Charakterisierung der Antizym-Inhibitor-Spleißvarianten, wurde ein nichtradioaktiver Aktivitätsassay entwickelt, der auf der funktionellen Expression von humaner ODC, Antizym und Antizym-Inhibitor in der Hefe Saccharomyces cerevisiae beruht. Dabei wurde gezeigt, daß humane ODC die Deletion der Hefe-ODC (∆spe1) komplementiert und so das Hefezellwachstum auf Polyamin-freiem Medium ermöglicht. Dieser Assay erwies sich auch als geeignet für ein Hochdurchsatzverfahren (HTS) zur Identifikation von ODCInhibitoren. Die Koexpression von Antizym führte zu einer Wachstumshemmung, die auf einem Polyaminmangel beruht und durch Zugabe von Putrescin, oder durch die zusätzliche Koexpression von Antizym-Inhibitor wieder aufgehoben werden konnte. Darüber hinaus wurde ein 3-Hybrid-Assay für den Proteinkomplex aus ODC, Antizym und Antizym-Inhibitor entwickelt. Hiermit wurde untersucht, inwieweit Antizym-Inhibitor die Heterodimerisierung zwischen ODC und Antizym unterbindet. Aufgrund dieser Ergebnisse konnte erstmals gezeigt werden, daß Antizym-Inhibitor in der Lage ist, an alle Proteine der Antizym-Familie zu binden und ODC aus dem Komplex mit Antizym 1, 2, 3 und 4 verdrängt. Bislang war dies nur für Antizym 1 beschrieben. Desweiteren wurde für das noch nicht charakterisierte Mitglied der Antizym-Familie, Antizym 4, gezeigt, daß auch dieses an ODC bindet und die Aktivität der ODC hemmt. Die C-terminal verkürzte Spleißvariante konnte zwar an die Antizyme 1, 2 und 3 binden, war jedoch nicht der Lage, ODC aus dem Komplex freizusetzen. Um die Antizym-Bindungsdomäne von Antizym-Inhibitor weiter zu charakterisieren, wurden Fragmente hergestellt mit deren Hilfe die Antizym-Bindungsdomäne auf einen Bereich von Leucin45 bis Serin300 eingegrenzt werden konnte. Die Antizym-Bindungsdomäne überlappt dabei mit der FK506-Bindungsdomäne, die vollständige Form von Antizym-Inhibitor bindet interessanterweise nicht an FK506. Zusammengefaßt zeigt dies, daß der C-Terminus von Antizym-Inhibitor von großer Bedeutung für die Konformation des Proteins ist und einen wichtigen Beitrag zur Stabilisierung der Antizym / Antizym-Inhibitor-Interaktion leistet. Die Relevanz der in der Hefe gewonnenen Daten wurde abschließend mit HEK 293-Zellextrakten überprüft. Die Komplexbildung der transient exprimierten Proteine ODC, Antizym und Antizym-Inhibitor konnte durch Immunpräzipitation nachgewiesen werden. Damit wurde gezeigt, daß die Hefe-Daten auf höhere Organismen übertragen werden können.