Overexpressing miR-222-3p in cultured Mycobacterium Tuberculosis-infected macrophages does not affect their bacteriostatic activity

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Tuberculosis, a disease caused by the bacterium Mycobacterium tuberculosis, is a major public health concern. Innate and adaptive immunity provide robust defense against pathogens. However, M. tuberculosis, which co-evolved with humans, has acquired many mechanisms to evade the immune response and ensure its intracellular existence and long-term survival within the host. Moreover, emerging evidence suggests that this secretive bacterium can alter expression of regulatory noncoding RNAs (including microRNAs), leading to dysregulation of biological processes underlying tuberculosis pathogenesis. For example, miR-222-3p has been shown to regulate the functional reprogramming of macrophages and is involved in the regulation of host innate immunity. Previously, we demonstrated the important role of miR-222-3p as a biological marker of tuberculosis activity. To confirm their biological targets and understand their role in the pathogenesis of tuberculosis, many research groups are working to establish functional relationships between miRNA expression under different conditions and their actual biological action using molecular biology and bioinformatics methods. In the present study, we demonstrated the effect of miR-222-3p overexpression on several functions of human macrophages of monocytic origin activated with M. tuberculosis antigens in in vitro culture. Specifically, we found that miR-222-3p overexpression significantly decreased IL-6 and IFNγ expression and increased IL-1β and cxcl10 expression in cultures of uninfected macrophages. Infected macrophages overexpressing miR-222-3p were characterized by increased NF-κB and IL-6 expression, as were infected macrophages without transfection. Another important finding was that miR-222-3p overexpression caused a small but significant increase in reactive nitrogen species production by infected macrophages, but did not affect their bacteriostatic activity against M. tuberculosis. Elucidating the functions of different microRNAs in regulating different pathogenic pathways in TB may lead to discovering new therapeutic targets. The detailed study of microRNAs that regulate immune-associated pathways will be useful for the design of miRNA mimetic molecules, either as inhibitors or as activators. Immune effects induced by miRNA drugs are currently a major challenge for miRNA therapeutics.

About the authors

Galina S. Shepelkova

Central Tuberculosis Research Institute (CTRI)

Author for correspondence.
Email: shepelkovag@yahoo.com

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory for Biotechnology, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

V. V. Evstifeev

Central Tuberculosis Research Institute (CTRI)

Email: shepelkovag@yahoo.com

PhD (Biology), Senior Researcher, Laboratory for Biotechnology, Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

V. V. Yeremeev

Central Tuberculosis Research Institute (CTRI)

Email: shepelkovag@yahoo.com

DSc (Medicine), Head Researcher, Head of the Department of Immunology

Russian Federation, 107564, Moscow, Yauza alley, 2

References

  1. Шепелькова Г.С., Майоров К.Б., Евстифеев В.В., Апт А.С. Взаимодействие Т-лимфоцитов CD4⁺CD27hi и CD4⁺CD27lo с макрофагами при туберкулезной инфекции у мышей // Туберкулез и болезни легких. 2015. № 12. С. 57–60. [Shepelkova G.S., Mayorov K.B., Evstifeev V.V., Аpt А.S. Interaction of T-lymphocytes of CD4⁺CD27hi and CD4⁺CD27lo with macrophages in tuberculous infection in mice. Tuberkulez i bolezni legkikh = Tuberculosis and Lung Diseases, 2015, no. 12, pp. 57–60. (In Russ.)]
  2. Divangahi M., Chen M., Gan H., Desjardins D., Hickman T.T., Lee D.M., Fortune S., Behar S.M., Remold H.G. Mycobacterium tuberculosis evades macrophage defenses by inhibiting plasma membrane repair. Nat. Immunol., 2009, vol. 10, no. 8, pp. 899–906. doi: 10.1038/ni.1758
  3. Flannagan R.S., Cosío G., Grinstein S. Antimicrobial mechanisms of phagocytes and bacterial evasion strategies. Nat. Rev. Microbiol., 2009, vol. 7, no. 5, pp. 355–366. doi: 10.1038/nrmicro2128
  4. Gan H., Lee J., Ren F., Chen M., Kornfeld H., Remold H.G. Mycobacterium tuberculosis blocks crosslinking of annexin-1 and apoptotic envelope formation on infected macrophages to maintain virulence. Nat. Immunol., 2008, vol. 9, no. 10, pp. 1189–1197. doi: 10.1038/ni.1654
  5. Graff J.W., Dickson A.M., Clay G., McCaffrey A.P., Wilson M.E. Identifying functional microRNAs in macrophages with pola rized phenotypes. J. Biol. Chem., 2012, vol. 287, no. 26, pp. 21816–21825. doi: 10.1074/jbc.M111.327031
  6. Hou J., Wang P., Lin L., Liu X., Ma F., An H. MicroRNA-146a feedback inhibits RIG-I-dependent Type I IFN production in macrophages by targeting TRAF6, IRAK1, and IRAK2. J. Immunol., 2009, vol. 183, no. 3, pp. 2150–2158. doi: 10.4049/jimmunol.0900707
  7. Lyadova I.V., Eruslanov E.B., Khaidukov S.V., Yeremeev V.V., Majorov K.B., Pichugin A.V., Nikonenko B.V., Kondratieva T.K., Apt A.S. Comparative analysis of T lymphocytes recovered from the lungs of mice genetically susceptible, resistant, and hyperresistant to Mycobacterium tuberculosis-triggered disease. J. Immunol., 2000, vol. 165, no. 10, pp. 5921–31 doi: 10.4049/jimmunol.165.10.5921
  8. Naqvi A.R., Sarwat M. MicroRNAs and immunity. Semin. Cell. Dev. Biol., 2022, vol. 124, pp. 1–2. doi: 10.1016/j.semcdb. 2021.10.007
  9. Saeed S., Quintin J., Kerstens H.H., Rao N.A., Aghajanirefah A., Matarese F., Cheng S.C., Ratter J., Berentsen K., van der Ent M.A., Sharifi N., Janssen-Megens E.M., Ter Huurne M., Mandoli A., van Schaik T., Ng A., Burden F., Downes K., Frontini M., Kumar V., Giamarellos-Bourboulis E.J., Ouwehand W.H., van der Meer J.W., Joosten L.A., Wijmenga C., Martens J.H., Xavier R.J., Logie C., Netea M.G., Stunnenberg H.G. Epigenetic programming of monocyte-to-macrophage differentiation and trained innate immunity. Science, 2014, vol. 345, no. 6204: 12510⁸6. doi: 10.1126/science.12510⁸6
  10. Shepelkova G.S., Evstifeev V.V., Berezovskiy Yu.S., Tarasov R.V., Bagirov M.A., Yeremeev V.V. Lung Inflammation Signature in Post-COVID-19 TB Patients. Int. J. Mol. Sci., 2023, vol. 24, no. 22: 16315. doi: 10.3390/ijms242216315
  11. Shepelkova G.S., Evstifeev V.V., Tarasov R.V., Ergeshova A.E., Bagirov M.A., Yeremeev V.V. MicroRNAs as Biomarkers of Active Pulmonary TB Course. Microorganisms, 2023, vol. 11, no. 3: 626. doi: 10.3390/microorganisms11030626
  12. Simmons J.D., Stein C.M., Seshadri C., Campo M., Alter G., Fortune S., Schurr E., Wallis R.S., Churchyard G., Mayanja-Kizza H., Boom W.H., Hawn T.R. Immunological mechanisms of human resistance to persistent Mycobacterium tuberculosis infection. Nat. Rev. Immunol., 2018, vol. 18, no. 9, pp. 575–589. doi: 10.1038/s41577-018-0025-3
  13. Zheng Y. Suppression of mouse miRNA-222-3p in response to echinococcus multilocularis infection. Int. Immunopharmacol., 2018, vol. 64, pp. 252–255. doi: 10.1016/j.intimp.2018.09.004
  14. Zonghai C., Tao L., Pengjiao M., Liang G., Rongchuan Z., Xinyan W., Wenyi N., Wei L., Yi W., Lang B. Mycobacterium tuberculosis ESAT6 modulates host innate immunity by downregulating miR-222-3p target PTEN. Biochim. Biophys. Acta Mol. Basis Dis., 2022, vol. 1868, no. 1: 166292. doi: 10.1016/j.bbadis.2021.166292

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Figure 1. Dynamics of the T cell response towards YF17D vaccination. Fraction of the YF-specific TCRb from the whole repertoire in different timepoints

Download (358KB)
3. Figure 2. Phenotypes of the YF-specific clones. Fraction of the CD8+ and CD4+ populations from all expanded clones in different timepoints

Download (589KB)
4. Figure 3. Graphs of the YF-specific clones. Each dot represents a clonotype. Black colour represents CD8+ clones, grey CD4+. The consensus motif of the largest cluster is shown

Download (121KB)

Copyright (c) 2024 Shepelkova G.S., Evstifeev V.V., Yeremeev V.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».