Effects of citrullinated LL-37 on chemotaxis and cell death of human granulocytes

Katelicydyna LL-37 jest jednym z głównych peptydów antybakteryjnych ludzkiego organizmu, który oprócz właściwości bakteriobójczych jest silnym immunomodulatorem. Stanowi między innymi chemoatraktant dla granulocytów, wzmacniając rolę tych komórek w eliminacji stanu zapalnego. Ze względu na obecność w sekwencji LL-37 pięciu reszt argininy, peptyd ten może pod wpływem enzymu PAD (deiminazy peptydyloargininowej) ulegać procesowi cytrulinacji. Ta potranslacyjna modyfikacja może istotnie wpływać na właściwości LL-37. Stąd, niniejsza praca skupia się na badaniu wpływu procesu cytrulinacji LL-37 na indukowaną badanym peptydem rekrutację neutrofili do miejsca stanu zapalnego. Podjęto również próbę oceny wpływu modyfikacji LL-37 na stan fizjologiczny i śmierć komórkową granulocytów. Wykazano, że proces cytrulinacji LL-37 modyfikuje chemotaktyczne właściwości tego peptydu względem neutrofili zarówno w warunkach in vitro, jak i in vivo. Zademonstrowano ponadto, że cytotoksyczne działanie LL-37 jest zależne od stopnia cytrulinacji i stanu fizjologicznego komórek. W przypadku młodych granulocytów, świeżo napływających do miejsca infekcji, zdolność do indukcji rozpadu litycznego komórek spada wraz ze wzrostem stopnia cytrulinacji peptydu. W przypadku komórek dojrzałych, w których został zainicjowany już proces spontanicznej apoptozy, zależność ta jest odwrotna, a peptydy cytrulinowane szczególnie LL-37cit.7,29,34 wykazują silniejsze działanie cytotoksyczne niż peptyd natywny.Uzyskane wyniki wskazują, że proces cytrulinacji LL-37 skutkuje generacją peptydów, o zróżnicowanych właściwościach względem komórek układ immunologicznego, stąd dokładne poznanie mechanizmów działania modyfikowanych form LL-37 jest istotne w regulacji podczas procesu zakażenia i stanu zapalnego.

Cathelicidin LL-37 is one of the major antimicrobial peptides which consists the broad spectra of both antimicrobial properties and immunomodulatory activities. Being the potent chemoattractant for neutrophils, LL-37 increases the role of these professional phagocytes in resolution of inflammation. The presence of five arginine residues in the sequence of LL-37 predispose this peptide to be a potential substrate for PAD (peptidylarginine deiminase) enzyme. This post-translation modification can significantly affects the properties of LL-37.The main aim of this study was to investigate the role of different forms of citrullinated LL-37 in recruitment of neutrophils to the sites of inflammation. Effects of these peptides on PMN cell death was also examined. It was demonstrated that chemotaxis of neutrophils both in vivo and in vitro depends on citrullination of the native peptide. Furthermore, LL-37 and its citrullinated forms exert different cytotoxic effects depending on physiological state of PMN cells. It was proved, that increase of citrullination of LL-37 inhibits the lytic degradation of granulocytes, which appear shortly after induction of inflammation. In the case of mature neutrophils which evolved into the state of spontaneous apoptosis, the correlation is reversed. Citrullinated peptides, especially LL-37cit.7.29,34 exerts higher lytic activity against this cells then native peptide.Taken together, citrullination results in generation of peptides with different properties in respect to the immune system cells. Therefore, the precise verification of their mechanisms of action is important in the understanding of the infection and inflammation process.