Immunomodulatory activities of RNA species derived from commensal and pathogenic bacteria

Abstract

Bakteriyel RNA`lar çeşitli immün reseptörler tarafından tanınırlar. Bu tezde, kommensal veya patojenlerden elde edilen RNA`ların neden olduğu diferansiyel immün aktivasyonu araştırmayı amaçladık. Bunun için, iki kommensal bakteri Lactobacillus salivarious, Lactobacillus fermentum`dan ve iki patojenik bakteri, Listeria monocytogenes, Streptococcus pyogenes`dan total RNA`ların ve/veya ribozomal RNA`ların (5S, 16S ve 23S) izalasyonu yapıldı. Patojenlerden izole edilen RNA türleri, insan periferik kan mononükleer hücrelerinde (hPBMC`ler) daha güçlü pro-inflamatuvar sitokin üretimini indükledi ve bu RNA`lar TLR3 veya TLR7 reseptörünü ifade eden HEK-Blue hücrelerinde NF-κB/AP-1`in aktivasyonunu tetikledi. Bunun aksine, patojen RNA`ların değil, kommensal RNA`ların (total RNA`lar ve 23S rRNA`lar) sitozole iletilmesinden sonra, tip I İFN üretimini önemli miktarda arttırdığı görüldü. Ayrıca komensallardan izole edilen RNA`ların çift zincirli RNA (dsRNA) içeriklerinin, patojenlerden izole edilen RNA`larınkine oranla daha yüksek olduğu gösterildi. Bu bulgular, RIG-I ve MDA-5 gibi sitosolik dsRNA sensörlerinin patojenlerden değil, kommensallardan elde edilen RNA`ların tanınmasına katkı sağladığını önermektedir. Veriler ayrıca, kommensal RNA`laryanıt olarak interferon üreten ana hücrelerin plazmositoid dendritik hücrelerin (pDC`ler) değil, monositler olduğunu göstermektedir. Komensal orijinli RNA`ların interferojenik aktivitesi, insan monosit hücre hattı THP-1`de de test edilerek, primer monositler kullanılarak elde edilen sonuçlar teyit edildi. Sonuç olarak, verilerimiz, kommensallardan ve patojenlerden elde edilen RNA`larının immün sistem tarafından farklı şekilde tanınarak ya tip I interferon ya da pro-inflamatuvar sitokin ağırlıklı bir immün yanıtı uyardıklarını göstermektedir.

Bacterial RNAs are recognized by various types of immune sensors. Here, we aimed to investigate the differential immune activation mediated by RNAs purified from commensal or pathogenic bacteria. For this, total RNAs and/or individual ribosomal RNAs (5S, 16S and 23S) were isolated from two commensal bacteria, Lactobacillus salivarious and Lactobacillus fermentum and two pathogens, Listeria monocytogenes, and Streptococcus pyogenes. Bacterial RNA species isolated from pathogens induced stronger pro-inflammatory cytokine production in human peripheral blood mononuclear cells (hPBMCs) and triggered activation of NF-κB/AP-1 in HEK-Blue cells expressing TLR3 or TLR7 receptors. Conversely, significant amount of type I IFN production was induced following delivery of commensal RNAs (total RNAs and 23S rRNAs), but not pathogenic RNAs, to cytosol. Moreover dsRNA content of commensal derived RNAs was shown to be higher than pathogen derived RNAs. These findings suggest the involvement of cytosolic dsRNA sensors like RIG-I and MDA-5 in commensal but not pathogen-derived RNA recognition. Data further showed that the major type I IFN producing cells responding to commensal RNAs were monocytes but not plasmacytoid dendritic cells (pDCs). Interferogenic activity of commensal origin RNAs was also tested in human monocyte cell line THP-1, confirming the results obtained using primary monocytes. In conclusion, our data implicate that RNAs from commensals and pathogens are recognized differentially by the immune system to initiate either a type I interferon or a pro-inflammatory cytokine dominated immune response.