Molecular and functional analysis of ADP-ribosylated CD25

Abstract

NAD+-dependent ADP-ribosylation, one of the posttranslational protein modifications, is best known as a pathogenic mechanism of bacterial toxins. It is an enzymatic reaction, during which the ADP-ribose moiety of NAD+ is transferred to amino acid residues on the target protein. ART2.2 is a toxin-related arginine-specific ADP- ribosyltransferase. It is a GPI-anchored ectoenzyme that is expressed by murine T cells, especially on naive T cells and on Foxp3+CD4+CD25+ regulatory T cells (Tregs). During inflammation, the ART2.2 substrate NAD+ is released from damaged cells. ART2.2 then catalyzes ADP-ribosylation of other raft-associated proteins. Here, we identify CD25, the alpha chain of the interleukin-2 receptor (IL-2R), as a target of ART2. Using site-directed mutagenesis, we identified R35, R36 and R117 as ADP- ribosylation sites. ADP-ribosylation of CD25 inhibits binding of interleukin-2 (IL-2), the phosphorylation of STAT-5, and IL-2 dependent proliferation. As regulatory T cells constitutively express CD25, we propose that ADP-ribosylation of CD25 provides a mechanism to thwart Tregs at sites of inflammation in order to permit a more potent response of activated effector T cells.

DIe NAD abhängige ADP-Ribosylierung ist eine posttranslationale Proteinmodifikation die von Pathogenese Bakterien bekannt ist. Sie ist eine enzymatische Reaktion, bei der ein ADP Riboserest von NAD auf einen Aminosäurerest des Zielproteins übertragen wird. ART2.2 ist eine toxinverwandte Argininspezifische ADP Ribosyltransferase. Sie ist ein GPI Ankerenzym das nur von murinen T Zellen, vor allem von naiven T Zellen sowie Foxp3+CD4+CD25+ regulatorische T Zellen (Tregs). Während einer Entzündungsreaktion wird das Substrat NAD+ freigesetzt. ART2.2 katalysiert die ADP-Ribosylierung anderer Raft-assoziierter Proteine. In dieser Arbeit identifizieren wir CD25, die alpha Kette des Interleukin 2 Rezeptors, als ein Zielprotein von ART2. Mit zielgerichteter Mutation haben wir R35, R36 sowie R117 als ADP Ribosylierungsstellen identifizieren können. ADP Ribosylierung von CD25 inhaliert die Bindung von Interleukin-2, die Phosphorylierung von STAT-5 und die IL-2 abhängige Proliferation. Da regulatorische T Zellen konstitutiv CD25 exprimieren, könnte die ADP Ribosylierung von CD25 ein Mechanismus sein, bei dem Tregs bei Entzündungsreaktionen dezimiert werden um eine potentere Antwort der aktivierten T Effektor Zellen zu erreichen.