Published April 24, 2014 | Version v1
Publication Open

Role of Calmodulin-Calmodulin Kinase II, cAMP/Protein Kinase A and ERK 1/2 on Aeromonas hydrophila-Induced Apoptosis of Head Kidney Macrophages

Creators

  • 1. University of Delhi
  • 2. Institute of Genomics and Integrative Biology

Description

The role of calcium (Ca2+) and its dependent protease calpain in Aeromonas hydrophila-induced head kidney macrophage (HKM) apoptosis has been reported. Here, we report the pro-apoptotic involvement of calmodulin (CaM) and calmodulin kinase II gamma (CaMKIIg) in the process. We observed significant increase in CaM levels in A. hydrophila-infected HKM and the inhibitory role of BAPTA/AM, EGTA, nifedipine and verapamil suggested CaM elevation to be Ca2+-dependent. Our studies with CaM-specific siRNA and the CaM inhibitor calmidazolium chloride demonstrated CaM to be pro-apoptotic that initiated the downstream expression of CaMKIIg. Using the CaMKIIg-targeted siRNA, specific inhibitor KN-93 and its inactive structural analogue KN-92 we report CaM-CaMKIIg signalling to be critical for apoptosis of A. hydrophila-infected HKM. Inhibitor studies further suggested the role of calpain-2 in CaMKIIg expression. CaMK Kinase (CaMKK), the other CaM dependent kinase exhibited no role in A. hydrophila-induced HKM apoptosis. We report increased production of intracellular cAMP in infected HKM and our results with KN-93 or KN-92 implicate the role of CaMKIIg in cAMP production. Using siRNA to PKACA, the catalytic subunit of PKA, anti-PKACA antibody and H-89, the specific inhibitor for PKA we prove the pro-apoptotic involvement of cAMP/PKA pathway in the pathogenicity of A. hydrophila. Our inhibitor studies coupled with siRNA approach further implicated the role of cAMP/PKA in activation of extracellular signal-regulated kinase 1 and 2 (ERK 1/2). We conclude that the alteration in intracellular Ca2+ levels initiated by A. hydrophila activates CaM and calpain-2; both pathways converge on CaMKIIg which in turn induces cAMP/PKA mediated ERK 1/2 phosphorylation leading to caspase-3 mediated apoptosis of infected HKM.

⚠️ This is an automatic machine translation with an accuracy of 90-95%

Translated Description (Arabic)

تم الإبلاغ عن دور الكالسيوم (Ca2 +) والكالبين البروتيني المعتمد عليه في موت الخلايا المبرمج الناجم عن البلعم الكلوي في الرأس (HKM). هنا، نبلغ عن المشاركة المؤيدة للاستماتة للكالمودولين (CaM) وكالمودولين كيناز الثاني غاما (CaMKIIg) في هذه العملية. لاحظنا زيادة كبيرة في مستويات CaM في A. HKM المصابة بالماء والدور المثبط لـ BAPTA/AM و EGTA و nifedipine و verapamil اقترحنا أن يكون ارتفاع CaM معتمدًا على Ca2 +. أظهرت دراساتنا مع الحمض النووي الريبي الخاص بـ CaM ومثبط CaM كلوريد كالميدازوليوم أن CaM مؤيد للاستماتة التي بدأت التعبير النهائي لـ CaMKIIg. باستخدام الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين الذي يستهدف CaMKIIg، ومثبط محدد KN -93 ونظيره الهيكلي غير النشط KN -92، نبلغ عن إشارات CaM - CaMKIIg لتكون حاسمة لموت الخلايا المبرمج لـ A. HKM المصابة بالهيدروفيلا. كما اقترحت دراسات المثبط دور calpain -2 في تعبير CaMKIIg. CaMK كيناز (CaMKK)، لم يظهر الكيناز الآخر المعتمد على CaM أي دور في موت الخلايا المبرمج HKM المستحث بالهيدروفيلا. نبلغ عن زيادة إنتاج المخيم داخل الخلايا في HKM المصابة وتشير نتائجنا مع KN -93 أو KN -92 إلى دور CaMKIIg في إنتاج المخيم. باستخدام siRNA إلى PKACA، الوحدة الفرعية الحفازة لـ PKA، والجسم المضاد لـ PKACA و H -89، المانع المحدد لـ PKA، نثبت المشاركة المؤيدة للاستماتة لمسار cAMP/PKA في الإمراضية لـ A. hydrophila. كما أن دراسات المثبطات التي أجريناها إلى جانب نهج siRNA قد أثرت بشكل أكبر على دور cAMP/PKA في تنشيط الكيناز 1 و 2 المنظم بالإشارة خارج الخلية (ERK 1/2). نستنتج أن التغيير في مستويات Ca2 + داخل الخلايا الذي بدأته A. Hydrophila ينشط CaM و calpain -2 ؛ يتلاقى كلا المسارين على CaMKIIg والذي بدوره يحفز فسفرة ERK 1/2 بوساطة cAMP/PKA مما يؤدي إلى موت الخلايا المبرمج بوساطة caspase -3 من HKM المصابة.

Translated Description (French)

Le rôle du calcium (Ca2+) et de sa protéase dépendante calpaïne dans l'apoptose des macrophages rénaux de la tête (HKM) induite par Aeromonas hydrophila a été rapporté. Ici, nous rapportons l'implication pro-apoptotique de la calmoduline (CaM) et de la calmoduline kinase II gamma (CaMKIIg) dans le processus. Nous avons observé une augmentation significative des niveaux de CaM dans la MHK infectée par A. hydrophila et le rôle inhibiteur de la BAPTA/AM, de l'EGTA, de la nifédipine et du vérapamil a suggéré que l'élévation du CaM était dépendante du Ca2+. Nos études avec le siRNA spécifique de la CaM et l'inhibiteur de la CaM, le chlorure de calmidazolium, ont démontré que la CaM était pro-apoptotique, ce qui a initié l'expression en aval de la CaMKIIg. En utilisant l'ARNsi ciblé par CaMKIIg, l'inhibiteur spécifique KN-93 et son analogue structurel inactif KN-92, nous rapportons que la signalisation CaM-CaMKIIg est critique pour l'apoptose de la MHK infectée par A. hydrophila. Les études sur les inhibiteurs suggèrent en outre le rôle de la calpaïne-2 dans l'expression de CaMKIIg. La CaMK Kinase (CaMKK), l'autre kinase CaM dépendante, n'a montré aucun rôle dans l'apoptose HKM induite par A. hydrophila. Nous rapportons une augmentation de la production d'AMPc intracellulaire dans la MHK infectée et nos résultats avec KN-93 ou KN-92 impliquent le rôle de CaMKIIg dans la production d'AMPc. En utilisant l'ARNsi de PKACA, la sous-unité catalytique de PKA, l'anticorps anti-PKACA et H-89, l'inhibiteur spécifique de PKA, nous prouvons l'implication pro-apoptotique de la voie cAMP/PKA dans la pathogénicité d'A. hydrophila. Nos études sur les inhibiteurs couplées à l'approche de l'ARNsi ont en outre impliqué le rôle de l'AMPc/PKA dans l'activation des kinases 1 et 2 régulées par le signal extracellulaire (ERK 1/2). Nous concluons que l'altération des taux intracellulaires de Ca2+ initiée par A. hydrophila active la CaM et la calpaïne-2 ; les deux voies convergent vers la CaMKIIg qui à son tour induit une phosphorylation ERK 1/2 médiée par l'AMPc/PKA conduisant à une apoptose médiée par la caspase-3 de la HKM infectée.

Translated Description (Spanish)

Se ha informado el papel del calcio (Ca2+) y su proteasa dependiente calpaína en la apoptosis de macrófagos de riñón y cabeza (HKM) inducida por Aeromonas hydrophila. Aquí, informamos la participación proapoptótica de la calmodulina (CaM) y la calmodulina quinasa II gamma (CaMKIIg) en el proceso. Observamos un aumento significativo en los niveles de CaM en la HKM infectada por A. hydrophila y el papel inhibidor de BAPTA/AM, EGTA, nifedipina y verapamilo sugirieron que el aumento de CaM era dependiente de Ca2+. Nuestros estudios con ARNip específico de CaM y el inhibidor de CaM cloruro de calmidazolio demostraron que el CaM es proapoptótico que inició la expresión posterior de CaMKIIg. Utilizando el ARNip dirigido a CaMKIIg, el inhibidor específico KN-93 y su análogo estructural inactivo KN-92, informamos que la señalización de CaM-CaMKIIg es crítica para la apoptosis de la HKM infectada por A. hydrophila. Los estudios de inhibidores sugirieron además el papel de la calpaína-2 en la expresión de CaMKIIg. CaMK quinasa (CaMKK), la otra quinasa dependiente de CaM no mostró ningún papel en la apoptosis de HKM inducida por A. hydrophila. Reportamos una mayor producción de AMPc intracelular en HKM infectado y nuestros resultados con KN-93 o KN-92 implican el papel de CaMKIIg en la producción de AMPc. Usando ARNip para PKACA, la subunidad catalítica de PKA, el anticuerpo anti-PKACA y H-89, el inhibidor específico para PKA, demostramos la participación proapoptótica de la vía cAMP/PKA en la patogenicidad de A. hydrophila. Nuestros estudios de inhibidores junto con el enfoque de ARNip implicaron aún más el papel de cAMP/PKA en la activación de la quinasa 1 y 2 regulada por señales extracelulares (ERK 1/2). Concluimos que la alteración en los niveles intracelulares de Ca2+ iniciada por A. hydrophila activa CaM y calpaína-2; ambas vías convergen en CaMKIIg que a su vez induce la fosforilación de ERK 1/2 mediada por cAMP/PKA que conduce a la apoptosis mediada por caspasa-3 de HKM infectada.

Files

journal.ppat.1004018&type=printable.pdf

Files (1.8 MB)

⚠️ Please wait a few minutes before your translated files are ready ⚠️ Note: Some files might be protected thus translations might not work.
Name Size Download all
md5:c773c42ee6e07e10b92311b1a9377148
1.8 MB
Preview Download

Additional details

Additional titles

Translated title (Arabic)
دور الكالمودولين - الكالمودولين كيناز 2، كامب/بروتين كيناز A و إيرك 1/2 على ايروموناس هيدروفيلا - موت الخلايا المبرمج الناجم عن بلعم الكلى في الرأس
Translated title (French)
Rôle de la calmoduline-calmoduline kinase II, de l'AMPc/protéine kinase A et de l'ERK 1/2 sur l'apoptose induite par Aeromonas hydrophila des macrophages rénaux de la tête
Translated title (Spanish)
Papel de la calmodulina-calmodulina quinasa II, cAMP/proteína quinasa A y ERK 1/2 en la apoptosis inducida por Aeromonas hydrophila de los macrófagos renales de la cabeza

Identifiers

Other
https://openalex.org/W2040134174
DOI
10.1371/journal.ppat.1004018

Is supplement to
https://openalex.org/W4236835567 (Other)
https://openalex.org/W319101429 (Other)
https://openalex.org/W2095139816 (Other)
https://openalex.org/W2052920071 (Other)
https://openalex.org/W2047371434 (Other)
https://openalex.org/W2043098924 (Other)
https://openalex.org/W2041168160 (Other)
https://openalex.org/W2040134174 (Other)
https://openalex.org/W2025794474 (Other)
https://openalex.org/W1991447796 (Other)

GreSIS Basics Section

Is Global South Knowledge
Yes
Country
India

References

  • https://openalex.org/W1521822265
  • https://openalex.org/W1535825866
  • https://openalex.org/W1575925203
  • https://openalex.org/W1600571021
  • https://openalex.org/W1603483708
  • https://openalex.org/W1965071570
  • https://openalex.org/W1968603792
  • https://openalex.org/W1969050107
  • https://openalex.org/W1973268693
  • https://openalex.org/W1974702877
  • https://openalex.org/W1976561247
  • https://openalex.org/W1978104702
  • https://openalex.org/W1980561660
  • https://openalex.org/W1988337400
  • https://openalex.org/W1992361007
  • https://openalex.org/W2003270818
  • https://openalex.org/W2009293261
  • https://openalex.org/W2011653766
  • https://openalex.org/W2020239066
  • https://openalex.org/W2025395578
  • https://openalex.org/W2025751324
  • https://openalex.org/W2026615518
  • https://openalex.org/W2029575231
  • https://openalex.org/W2041669517
  • https://openalex.org/W2041924692
  • https://openalex.org/W2066992936
  • https://openalex.org/W2071717526
  • https://openalex.org/W2080360077
  • https://openalex.org/W2085334116
  • https://openalex.org/W2089643893
  • https://openalex.org/W2102733531
  • https://openalex.org/W2105515061
  • https://openalex.org/W2106335778
  • https://openalex.org/W2109351754
  • https://openalex.org/W2115389096
  • https://openalex.org/W2121153005
  • https://openalex.org/W2125331084
  • https://openalex.org/W2126659173
  • https://openalex.org/W2127966723
  • https://openalex.org/W2131846774
  • https://openalex.org/W2132800011
  • https://openalex.org/W2133380824
  • https://openalex.org/W2135349837
  • https://openalex.org/W2137137048
  • https://openalex.org/W2155056221
  • https://openalex.org/W2159749907
  • https://openalex.org/W2235497272
  • https://openalex.org/W2238393175
  • https://openalex.org/W2268786083
  • https://openalex.org/W4292820908