Ribosomal Protein S19 interacts with macrophage migration inhibitory factor and modulates its pro-inflammatory function

Abstract

Macrophage migration inhibitory factor (MIF) is a pleiotropic immune modulator that plays a critical role in several inflammatory conditions such as infection, sepsis and autoimmune diseases. MIF is present in cytoplasmic pools in a plethora of immune and non-immune cells and is rapidly released in response to inflammatory stimuli. MIF levels are elevated in a number of diseases like rheumatoid arthritis were increased concentrations in serum, synovial fluid and tissue are correlated with disease severity. In order to find out how MIF action is controlled in vivo, MIF interacting proteins (MIPs) that are able to limit MIF´s strong pro-inflammatory potential were searched for. Following co-immunoprecipitation experiments with lysates from NIH 3T3 cells ribosomal protein S19 (RP S19) was identified as a novel MIP. In pull-down experiments with wild-type and mutant MIF proteins RP S19 was shown to directly interact with MIF in vitro. Cysteine 60 of MIF but not proline 2 was shown to be important for interaction. Because RP S19 is released in inflammatory lesions by apoptotic cells, it was investigated if RP S19 binding can alter biological key functions of the cytokine. Because MIF proline 2 is not decisive for interaction, RP S19 could only moderately inhibit MIF s proline 2 dependent tautomerase activity. In a chemotaxis assay (Transwell-system) MIF stimulated migration of human peripheral blood derived monocytes, and pre-incubation of MIF with RP S19 significantly inhibited MIF s chemotaxis-promoting activity. Moreover, MIF s glucocorticoid overriding activity on TNF secretion by monocytes was abrogated by pre-incubation with RP S19. Therefore, RP S19 was identified as the first endogenous inhibitor that is able to limit and control MIF s strong pro-inflammatory activities.

Der Makrophagen-Migrations-Inhibitions Faktor (MIF) ist ein pleiotroper Effektor des Immunsystems, der eine kritische Rolle bei einer Reihe von Entzündungsprozessen wie Infektionen, Sepsis und Autoimmunerkrankungen spielt. MIF liegt in einer Vielzahl von Immmun- und Nicht-Immunzellen in zytoplasmatischen Speichern vor und wird nach einem Entzündungs-Stimulus schnell freigesetzt. Bei einer Reihe von Krankheiten wurden erhöhte MIF Konzentrationen gefunden. So korrelieren zum Beispiel bei der Rheumatoiden Arthritis erhöhte MIF Konzentrationen im Serum, in der Synovialflüssigkeit sowie im Gewebe mit der Schwere der Krankheit. Um herauszufinden, wie die Wirkung von MIF in vivo kontrolliert wird, wurden daher mit MIF interagierende Proteine (MIPs) gesucht, die in der Lage sind, das starke pro-inflammatorische Potential von MIF zu begrenzen. Über Ko-Immunpräzipitationen aus Lysaten von NIH 3T3 Zellen konnte das Ribosomale Protein S19 (RP S19) als neues MIP identifiziert werden. In vitro Pull down -Experimente mit Wildtyp MIF und MIF Mutanten zeigten, daß RP S19 und MIF direkt miteinander interagieren. Für die Interaktion ist Cystein 60 auf Seiten von MIF wichtig, nicht jedoch Prolin 2. Da RP S19 in entzündungsbedingten Läsionen per Apoptose freigesetzt wird, wurde untersucht, ob Bindung von RP S19 biologisch relevante Schlüsselfunktionen von MIF beeinflussen kann. Da MIF Prolin 2 für die Interaktion ohne Bedeutung ist, wurde erwartungsgemäß nur eine moderate Inhibition der Prolin 2 abhängigen Tautomeraseaktivität von MIF durch Bindung von RP S19 festgstellt. In einem Chemotaxis Assay (Transwell-System) stimulierte MIF die Migration von aus menschlichem Blut isolierten Monozyten, wobei eine Präinkubation mit RP S19 diese Aktivität signifikant inhibierte. Darüberhinaus wird die Eigenschaft von MIF, die durch LPS induzierte und durch Glukokortikoide wieder inhibierte Sekretion des pro-inflammatorischen Zytokins TNF aus Monozyten aufzuheben, durch Präinkubation mit RP S19 vollständig blockiert. RP S19 konnte damit als erster endogener Inhibitor von MIF identifiziert werden, der in der Lage ist, die starken pro-inflammatorischen Eigenschaften von MIF zu begrenzen.