Trex1 and Nbs1 as Regulators of the Macrophage Inflammatory Response

Abstract

Trex1 is an exonuclease that was first identified in mammal cells and due to its role in DNA metabolism was conjectured to have a role in DNA damage repair and cancer. It was unexpected to find that Trex1-/- mice generated a few years later did not present increased cancer incidence but an inflammatory myocarditis that lead to premature death. Furthermore, TREX1 mutations were later associated to a number of different diseases that presented deregulation of the immune system, such as, SLE but also neurological defects in AGS. Nbs1 is a 95kDa protein and was first identified to it its interaction with Mre11 and Rad50 (MRE11 complex). This complex is important for DSB detection and repair and has been conserved overall the species. The genomic region encoding Nbs1 was previous noted to be mutated in NBS patients. These patients are characterised with immunodeficiency, neural defects and increased cancer incidence. This Thesis comprises three main parts. The first part characterises Trex1 as promoter and describes its induction upon IFN-γ stimulation. The second part describes how and to what extent the lack of Trex1 in macrophages affects its function upon TLR stimulation and further explains molecular mechanisms behind autoimmunity in the absence of Trex1 function. Finally, the last part, focuses primarily on Nbs1, assesses the importance of a fully functional Nbs1 in macrophage function and on immune response in vivo. Taking the previous stated into account it can be concluded that Trex1 and Nbs1 are cornerstone proteins of macrophage pro-inflammatory function and although the roles of these proteins in macrophages are different, in essence, they both are indispensably crucial for DNA metabolism. This further suggests that the tight regulation of the amounts of free DNA in macrophages is important in the pro-inflammatory but not in anti-inflammatory response and that both Nbs1 and Trex1 are indispensable for macrophage inflammatory regulation.

TREX1 es una exonucleasa que se identificó inicialmente en células de mamífero y debido a su papel en el metabolismo del ADN, se supuso que estaría involucrada en la reparación del daño en el ADN y en el cáncer. Sorprendentemente, cuando años más tarde se generaron los ratones TREX1-/-, éstos no presentaban una mayor incidencia de cáncer, y sin embargo presentan una miocarditis inflamatoria que conlleva la muerte prematura. Posteriormente, las mutaciones de TREX1 en humanos han sido asociadas a diversas enfermedades que presentan en común una desregulación del sistema inmunitario, como puede ser el Lupus Eritematoso Sistémico, pero también a otras que implican afectaciones neurológicas como el AGS. Nbs1 es una proteína de 95 kDa y fue identificado por primera vez a causa de su interacción con Mre11 y Rad50 (complejo MRE11). Este complejo es esencial para la detección y reparación de las roturas de tipo DSB y se halla presente en toda la escala evolutiva. Nbs1 se encuentra mutado en pacientes que sufren el síndrome de NBS. Estos pacientes padecen inmunodeficiencia, defectos en el sistema nervioso y además tienen incremento de la incidencia de cáncer. Esta tesis se compone de tres partes donde se caracteriza la función de estas dos proteínas en macrofagos activados de manera pro-inflammatoria. En la primera parte caracterizamos la región promotora de TREX1 y se describe su inducción tras la estimulación con IFN-γ. La segunda parte describe cómo y en qué medida la falta de TREX1 en macrófagos afecta a su función tras la estimulación de receptores TLR, y además explica los mecanismos moleculares que pueden subyacer en los procesos de autoinmunidad en ausencia de TREX1. Finalmente, la última parte, se centra en Nbs1, donde se analiza la importancia de esta proteína en las funciones de los macrófagos y en la respuesta inmunitaria in vivo. Los datos en su conjunto concluyen que TREX1 y Nbs1 son proteínas esenciales en la función pro-inflamatoria de los macrófagos y aunque las funciones de estas proteínas en los macrófagos son diferentes, en esencia, ambas son indispensables y cruciales para el metabolismo del ADN. Esto sugiere que la regulación estricta de las cantidades de ADN libre en los macrófagos es importante en su acción pro-inflamatoria, pero no en la respuesta anti- inflamatoria y que tanto Nbs1 como TREX1 son indispensables para la regulación inflamatoria de los macrófagos.