Acta NaturaeActa NaturaeActa Naturae2075-8251Acta Naturae Ltd1110210.32607/actanaturae.11102ReviewsОбзорыReview ArticleMechanisms of Action of the PGLYRP1/Tag7 Protein in Innate and Acquired ImmunityМеханизмы функционирования белка PGLYRP1/Tag7 во врожденном и приобретенном иммунитетеYashinDenis V.ЯшинДенис Владимирович
Russian Federation
yashin_co@mail.ruSaschenkoLidia P.СащенкоЛидия Павловна
Russian Federation
yashin_co@mail.ruGeorgievGeorge P.ГеоргиевГеоргий Павлович
Russian Federation
yashin_co@mail.ruInstitute of Gene Biology RASИнститут биологии гена РАН15032021131911012907202019102020Copyright ©; 2021, Yashin D.V., Saschenko L.P., Georgiev G.P.Copyright ©; 2021, Яшин Д.В., Сащенко Л.П., Георгиев Г.П.2021Yashin D.V., Saschenko L.P., Georgiev G.P.Яшин Д.В., Сащенко Л.П., Георгиев Г.П.https://creativecommons.org/licenses/by/4.0https://actanaturae.ru/2075-8251/article/view/11102

One of the promising fields of modern molecular biology is the search for new proteins that regulate the various stages of the immune response and the investigation of the molecular mechanisms of action of these proteins. Such proteins include the multifunctional protein PGLYRP1/Tag7, belonging to the PGRP-S protein family, whose gene was discovered in mice at the Institute of Gene Biology, Russian Academy of Sciences, in 1996. PGLYRP1/Tag7 is classified as a protein of innate immunity; however, it can also participate in the regulation of acquired immunity mechanisms. In this paper, we consider the involvement of PGLYRP1/Tag7 in the triggering of antimicrobial defense mechanisms and formation of subsets of cytotoxic lymphocytes that kill tumor cells. The paper emphasizes that the multifaceted functional activity of Tag7 in the immune response has to do with its ability to interact with various proteins to form stable protein complexes. Hsp70-associated Tag7 can induce the death of tumor cells carrying the TNFR1 receptor. Tag7, associated with the Mts1 (S100A4) protein, can stimulate the migration of innate and adaptive immune cytotoxic lymphocytes to a lesion site. Involvement of Tag7 in the regulation of immunological processes suggests that it may be considered as a promising agent in cancer therapy. These properties of Tag7 were used to develop autologous vaccines that have passed the first and second phases of clinical trials in patients with end-stage melanoma and renal cancer. The C-terminal peptide of Tag7, isolated by limited proteolysis, was shown to protect the cartilage and bone tissue of the ankle joint in mice with induced autoimmune arthritis and may be a promising drug for suppressing the development of inflammatory processes.

Одним из перспективных направлений современной молекулярной биологии является поиск новых белков, регулирующих различные этапы иммунного ответа, и изучение молекулярных механизмов действия этих белков. К таким белкам относится многофункциональный белок PGLYRP1/Tag7, принадлежащий к семейству PGRP-S, ген которого был открыт у мышей в 1996 г. в Институте биологии гена РАН. PGLYRP1/Tag7 классифицирован как белок врожденного иммунитета, но также может участвовать в регуляции иммунных механизмов приобретенного иммунитета. В данной работе рассмотрено участие PGLYRP1/Tag7 в индукции механизмов антибактериальной защиты, а также в формировании субпопуляций цитотоксических лимфоцитов, обеспечивающих гибель опухолевых клеток. Подчеркнуто, что различная функциональная активность Tag7 в иммунном ответе обусловливается его способностью взаимодействовать с различными белками, создавая стабильные белковые комплексы. В комплексе с Hsp70 Tag7 способен индуцировать гибель опухолевых клеток, несущих рецептор TNFR1. В комплексе с белком Mts1 (S100А4) Tag7 способен стимулировать движение цитотоксических лимфоцитов как врожденного, так и приобретенного иммунитета к очагу поражения. Участие Tag7 в регуляции иммунологических процессов позволяет рассматривать его в качестве перспективного агента для терапии опухолей. На основе этих свойств Tag7 созданы аутологичные вакцины, прошедшие первую и вторую фазы клинических испытаний на пациентах с терминальной стадией меланомы и рака почек. Выделенный с помощью ограниченного протеолиза С-концевой пептид Tag7 защищает хрящевую и костную ткань голеностопного сустава мышей при индуцированном аутоиммунном артрите и может оказаться перспективным лекарственным соединением, блокирующим развитие воспалительных процессов.

Tag7cytotoxityantibacterial effectanticancer therapyMts1Hsp70HspBP1TNFR1PGLYRP1/Tag7цитотоксичностьантибактериальный эффектпротивоопухолевая терапияMts1Hsp70HspBP1TNFR1Kustikova O.S., Kiselev S.L., Borodulina O.R., Senin V.M., Afanas’eva A.V., Kabishev A.A. // Genetika. 1996. V. 32. № 5. P. 621–628.Kiselev S.L., Kustikova O.S., Korobko E.V., Prokhortchouk E.B., Kabishev A.A., Lukanidin E.M., Georgiev G.P. // J. Biol. Chem. 1998. V. 273. № 29. P. 18633–18639.Kang D., Liu G., Lundström A., Gelius E., Steiner H. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 1998. V. 95. № 17. P. 10078–10082.Liu C., Gelius E., Liu G., Steiner H., Dziarski R. // J. Biol. Chem. 2000. V. 275. № 32. P. 24490–24499.Werner T., Liu G., Kang D., Ekengren S., Steiner H., Hultmark D. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2000. V. 97. № 25. P. 13772–13777.Liu C., Xu Z., Gupta D., Dziarski R. // J. Biol. Chem. 2001. V. 276. № 37. P. 34686–34694.Kibardin A.V., Mirkina I.I., Baranova E.V., Zakeyeva I.R., Georgiev G.P., Kiselev S.L. // J. Mol. Biol. 2003. V. 326. № 2. P. 467–474.Lu X., Wang M., Qi J., Wang H., Li X., Gupta D., Dziarski R. // J. Biol. Chem. 2006. V. 281. № 9. P. 5895–5907.Mirkina I.I., Kiselev S.L., Sashchenko L.P., Sadchikova E.R., Gnuchev N.V. // Dokl. Akad. Nauk. 1999. V. 367. № 4. P. 548–552.Kim M.S., Byun M., Oh B.H. // Nat. Immunol. 2003. V. 4. № 8. P. 787–793.Hultmark D. // Curr. Opin. Immunol. 2003. V. 15. № 1. P. 12–19.Söderhäll K., Cerenius L. // Curr. Opin. Immunol. 1998. V. 10. № 1. P. 23–28.Gottar M., Gobert V., Michel T., Belvin M., Duyk G., Hoffmann J.A., Ferrandon D., Royet J. // Nature. 2002. V. 416. № 6881. P. 640–644.Wang L, Weber A.N., Atilano M.L., Filipe S.R., Gay N.J., Ligoxygakis P. // EMBO J. 2006. V. 25. № 20. P. 5005–5014.Khush R.S., Leulier F., Lemaitre B. // Trends Immunol. 2001. V. 22. № 5. P. 260–264.Hoffmann J.A., Kafatos F.C., Janeway C.A., Ezekowitz R.A. // Science. 1999. V. 284. № 5418. P. 1313–1318.Takehana A., Katsuyama T., Yano T., Oshima Y., Takada H., Aigaki T., Kurata S. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2002. V. 99. № 21. P. 13705–13710.Dziarski R., Park S.Y., Kashyap D.R., Dowd S.E., Gupta D. // PLoS One. 2016. V. 11. № 1. e0146162.Royet J., Dziarski R. // Nat. Rev. Microbiol. 2007. V. 5. № 4. P. 264–277.Lu X., Wang M., Qi J., Wang H., Li X., Gupta D., Dziarski R. // J. Biol. Chem. 2006. V. 281. № 9. P. 5895–5907.Tydell C.C., Yount N., Tran D., Yuan J., Selsted M.E. // J. Biol. Chem. 2002. V. 277. № 22. P. 19658–19664.Tydell C.C., Yuan J., Tran P., Selsted M.E. // J. Immunol. 2006. V. 176. № 2. P. 1154–1162.Li X., Wang S., Qi J., Echtenkamp S.F., Chatterjee R., Wang M., Boons G.J., Dziarski R., Gupta D. // Immunity. 2007. V. 27. № 3. P. 518–529.Gelius E., Persson C., Karlsson J., Steiner H. // Biochem. Biophys. Res. Commun. 2003. V. 306. № 4. P. 988–994.Wang Z.M., Li X., Cocklin R.R., Wang M., Wang M., Fukase K., Inamura S., Kusumoto S., Gupta D., Dziarski R. // J. Biol. Chem. 2003. V. 278. № 49. P. 49044–49052.Sharma P., Dube D., Sinha M., Mishra B., Dey S., Mal G., Pathak K.M., Kaur P., Sharma S., Singh T.P. // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. № 36. P. 31723–31730.Kashyap D.R., Rompca A., Gaballa A., Helmann J.D., Chan J., Chang C.J., Hozo I., Gupta D., Dziarski R. // PLoS Pathog. 2014. V. 10. № 7. e1004280.Kashyap D.R., Kuzma M., Kowalczyk D.A., Gupta D., Dziarski R. // Mol. Microbiol. 2017. V. 105. № 5. P. 755–776.Chandrangsu P., Rensing C., Helmann J.D. // Nat. Rev. Microbiol. 2017. V. 15. № 6. P. 338–350.German N., Doyscher D., Rensing C. // Future Microbiol. 2013. V. 8. № 10. P. 1257–1264.Cho J.H., Fraser I.P., Fukase K., Kusumoto S., Fujimoto Y., Stahl G.L., Ezekowitz R.A. // Blood. 2005. V. 106. № 7. P. 2551–2558.Sashchenko L.P., Dukhanina E.A., Yashin D.V., Shatalov Y.V., Romanova E.A., Korobko E.V., Demin A.V., Lukyanova T.I., Kabanova O.D., Khaidukov S.V., et al. // J. Biol. Chem. 2004. V. 279. № 3. P. 2117–2124.Multhoff G., Pfister K., Gehrmann M., Hantschel M., Gross C., Hafner M., Hiddemann W. // Cell Stress Chaperones. 2001. V. 6. № 4. P. 337–344.Dukhanina E.A., Yashin D.V., Lukjanova T.I., Romanova E.A., Kabanova O.D., Shatalov Y.V., Sashchenko L.P., Gnuchev N.V. // Dokl. Biol. Sci. 2007. V. 414. P. 246–248.Yashin D.V., Ivanova O.K., Soshnikova N.V., Sheludchenkov A.A., Romanova E.A., Dukhanina E.A., Tonevitsky A.G., Gnuchev N.V., Gabibov A.G., Georgiev G.P., Sashchenko L.P. // J. Biol. Chem. 2015. V. 290. № 35. P. 21724–21731.Christofferson D.E., Yuan J. // Curr. Opin. Cell Biol. 2010. V. 22. № 2. P. 263–268.Holler N., Zaru R., Micheau O., Thome M., Attinger A., Valitutti S., Bodmer J.L., Schneider P., Seed B., Tschopp J. // Nat. Immunol. 2000. V. 1. № 6. P. 489–495.Nagata S. // Cell. 1997. V. 88. № 3. P. 355–365.Yashin D.V., Romanova E.A., Ivanova O.K., Sashchenko L.P. // Biochimie. 2016. V. 123. P. 32–36.Wingfield P., Pain R.H., Craig S. // FEBS Lett. 1987. V. 211. № 2. P. 179–184.Romanova E.A., Sharapova T.N., Telegin G.B., Minakov A.N., Chernov A.S., Ivanova O.K., Bychkov M.L., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // Cells. 2020. V. 9. № 2. P. 488.Ebralidze A., Tulchinsky E., Grigorian M., Afanasyeva A., Senin V., Revazova E., Lukanidin E. // Genes Dev. 1989. V. 3. № 7. P. 1086–1093.Kriajevska M.V., Cardenas M.N., Grigorian M.S., Ambartsumian N.S., Georgiev G.P., Lukanidin E.M. // J. Biol. Chem. 1994. V. 269. № 31. P. 19679–19682.Dukhanina E.A., Kabanova O.D., Lukyanova T.I., Shatalov Y.V., Yashin D.V., Romanova E.A., Gnuchev N.V., Galkin A.V., Georgiev G.P., Sashchenko L.P. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2009. V. 106. № 33. P. 13963–13967.Dukhanina E.A., Yashin D.V., Galkin A.V., Sashchenko L.P. // Cell Cycle. 2010. V. 9. № 4. P. 676–682.Dukhanina E.A., Lukyanova T.I., Romanova E.A., Guerriero V., Gnuchev N.V., Georgiev G.P., Yashin D.V., Sashchenko L.P. // Cell Cycle. 2015. V. 14. № 22. P. 3635–3643.Sharapova T.N., Romanova E.A., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // Acta Naturae. 2018. V. 10. № 4. P. 115–120.Appay V., Zaunders J.J., Papagno L., Sutton J., Jaramillo A., Waters A., Easterbrook P., Grey P., Smith D., McMichael A.J., et al. // J. Immunol. 2002. V. 168. № 11. P. 5954–5958.Sashchenko L.P., Dukhanina E.A., Shatalov Y.V., Yashin D.V., Lukyanova T.I., Kabanova O.D., Romanova E.A., Khaidukov S.V., Galkin A.V., Gnuchev N.V., Georgiev G.P. // Blood. 2007. V. 110. № 6. P. 1997–2004.Sharapova T.N., Romanova E.A., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // J. Immunol. Res. 2018. V. 2018. P. 4501273.Ivanova O.K., Sharapova T.N., Romanova E.A., Soshnikova N.V., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // J. Cell. Biochem. 2017. V. 118. № 10. P. 3359–3366.Sashchenko L.P., Romanova E.A., Ivanova O.K., Sharapova T.N., Yashin D.V. // IUBMB Life. 2017. V. 69. № 1. P. 30–36.Yashin D.V., Dukhanina E.A., Kabanova O.D., Romanova E.A., Lukyanova T.I., Tonevitskii A.G., Raynes D.A., Gnuchev N.V., Guerriero V., Georgiev G.P., Sashchenko L.P. // J. Biol. Chem. 2011. V. 286. № 12. P. 10258–10264.Yashin D.V., Dukhanina E.A., Kabanova O.D., Romanova E.A., Lukyanova T.I., Tonevitskii A.G., Belogurov A.A., Raynes D.A., Sheludchenkov A.A., Gnuchev N.V., et al. // Biochimie. 2012. V. 94. № 1. P. 203–206.Read C.B., Kuijper J.L., Hjorth S.A., Heipel M.D., Tang X., Fleetwood A.J., Dantzler J.L., Grell S.N., Kastrup J., Wang C., et al. // J. Immunol. 2015. V. 194. № 4. P. 1417–1421.Gibot S., Kolopp-Sarda M.N., Béné M.C., Bollaert P.E., Lozniewski A., Mory F., Levy B., Faure G.C. // J. Exp. Med. 2004. V. 200. № 11. P. 1419–1426.Sharapova T.N., Ivanova O.K., Soshnikova N.V., Romanova E.A., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // J. Innate Immun. 2017. V. 9. № 6. P. 598–608.Sharapova T.N., Romanova E.A., Sashchenko L.P., Yashin D.V. // IUBMB Life. 2019. V. 71. № 3. P. 376–384.Larin S.S., Korobko E.V., Kustikova O.S., Borodulina O.R., Raikhlin N.T., Brisgalov I.P., Georgiev G.P., Kiselev S.L. // J. Gene Med. 2004. V. 6. № 7. P. 798–808.Kiselev S.L., Larin S.S., Gnuchev N.V., Georgiev G.P. // Genetika. 2000. V. 36. № 11. P. 1431–1435.Moiseenko V.M., Danilov A.O., Baldueva I.A., Danilova A.B., Tiukavina N.V., Larin S.S., Kiselev S.L., Orlova R.V., Semenova A.I., Turkevich E.A., et al. // Vopr. Onkol. 2004. V. 50. № 3. P. 293–303.Moiseyenko V.M., Danilov A.O., Baldueva I.A., Danilova A.B., Tyukavina N.V., Larin S.S., Kiselev S.L., Orlova R.V., Anisimov V.V., Semenova A.I., et al. // Ann. Oncol. 2005. V. 16. № 1. P. 162–168.Novik A.V., Danilova A.B., Sluzhev M.I., Nehaeva T.L., Larin S.S., Girdyuk D.V., Protsenko S.A., Semenova A.I., Danilov A.O., Moiseyenko V.M., et al. // Oncologist. 2020. doi: 10.1634/theoncologist.2020-0160. Online ahead of print.Ingram J.R., Blomberg O.S., Rashidian M., Ali L., Garforth S., Fedorov E., Fedorov A.A., Bonanno J.B., Gall C.L., Crowley S., et al. // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2018. V. 115. № 15. P. 3912–3917.Jeffery C.J. // Protein Sci. 2019. V. 28. № 7. P. 1233–1238.