NF-κBはサイトカイン濃度変化の絶対値に応答する

Sci. Signal. 19 Jan 2021:
Vol. 14, Issue 666, eaaz4382
DOI: 10.1126/scisignal.aaz4382

Minjun Son^1,2, Andrew G. Wang¹, Hsiung-Lin Tu^1,3, Marie Oliver Metzig^4,5, Parthiv Patel¹, Kabir Husain⁶, Jing Lin¹, Arvind Murugan⁶, Alexander Hoffmann^4,5, and Savaș Tay^1,2,*

1. ¹ Pritzker School of Molecular Engineering, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA.
2. ² Institute for Genomics and Systems Biology, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA.
3. ³ Institute of Chemistry, Academia Sinica, Taipei 11529, Taiwan.
4. ⁴ Department of Microbiology, Immunology and Molecular Genetics, University of California, Los Angeles, CA 90095, USA.
5. ⁵ Institute for Quantitative and Computational Biosciences, University of California, Los Angeles, CA 90095, USA.
6. ⁶ James Franck Institute and Department of Physics, University of Chicago, Chicago, IL 60637, USA.

* Corresponding author. Email: tays@uchicago.edu

要約

細胞は免疫調節時に広範な動的シグナル伝達入力を受け取るが、遺伝子調節ネットワークがそのような動的入力をどのように測るかはよく理解されていない。ここでは、マイクロ流体単一細胞解析と数理モデルを用いて、NF-κB経路がサイトカインシグナルの増加、減少、変動など時間経過とともに変化する免疫入力にどのように応答するかを調べた。NF-κB活性は、サイトカイン濃度の差分の絶対値に応答し、濃度自体には応答しないことがわかった。われわれの解析は、調節タンパク質A20およびIκBαによる負のフィードバックが、これまでのサイトカイン濃度の短期記憶を提供し、キナーゼ循環および受容体の存在量を継続的にリセットすることにより、サイトカイン用量の変化に対する応答の違いを可能にすることを明らかにした。NF-κB標的遺伝子発現の解析は、細胞が異なる動的サイトカインプロファイル下で異なる転写応答を表すことを示した。われわれの結果は、細胞が単純なネットワークモチーフと転写因子のダイナミクスを用いて複雑なシグナル伝達環境から情報を効率的に抽出する方法を示している。

Citation: M. Son, A. G. Wang, H.-L. Tu, M. O. Metzig, P. Patel, K. Husain, J. Lin, A. Murugan, A. Hoffmann, S. Tay, NF-κB responds to absolute differences in cytokine concentrations. Sci. Signal. 14, eaaz4382 (2021).