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Mendoza-Salazar I, Fragozo A, González-Martínez AP, Trejo-Martínez I, Arreola R, Pavón L, Almagro JC, Vallejo-Castillo L, Aguilar-Alonso FA, Pérez-Tapia SM. Almost 50 Years of Monomeric Extracellular Ubiquitin (eUb). Pharmaceuticals (Basel) 2024; 17:185. [PMID: 38399400 PMCID: PMC10892293 DOI: 10.3390/ph17020185] [Citation(s) in RCA: 0] [Impact Index Per Article: 0] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [Key Words] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Received: 12/26/2023] [Revised: 01/17/2024] [Accepted: 01/24/2024] [Indexed: 02/25/2024] Open
Abstract
Monomeric ubiquitin (Ub) is a 76-amino-acid highly conserved protein found in eukaryotes. The biological activity of Ub first described in the 1970s was extracellular, but it quickly gained relevance due to its intracellular role, i.e., post-translational modification of intracellular proteins (ubiquitination) that regulate numerous eukaryotic cellular processes. In the following years, the extracellular role of Ub was relegated to the background, until a correlation between higher survival rate and increased serum Ub concentrations in patients with sepsis and burns was observed. Although the mechanism of action (MoA) of extracellular ubiquitin (eUb) is not yet well understood, further studies have shown that it may ameliorate the inflammatory response in tissue injury and multiple sclerosis diseases. These observations, compounded with the high stability and low immunogenicity of eUb due to its high conservation in eukaryotes, have made this small protein a relevant candidate for biotherapeutic development. Here, we review the in vitro and in vivo effects of eUb on immunologic, cardiovascular, and nervous systems, and discuss the potential MoAs of eUb as an anti-inflammatory, antimicrobial, and cardio- and brain-protective agent.
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Affiliation(s)
- Ivette Mendoza-Salazar
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Departamento de Inmunología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Ana Fragozo
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Departamento de Inmunología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Aneth P González-Martínez
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Departamento de Inmunología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Ismael Trejo-Martínez
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Departamento de Inmunología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Rodrigo Arreola
- Subdirección de Investigaciones Clínicas, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Calzada México-Xochimilco 101, Colonia San Lorenzo Huipulco, Tlalpan, Mexico City 14370, Mexico
| | - Lenin Pavón
- Laboratorio de Psicoinmunología, Dirección de Investigaciones en Neurociencias, Instituto Nacional de Psiquiatría Ramón de la Fuente Muñiz, Mexico City 14370, Mexico
| | - Juan C Almagro
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- GlobalBio, Inc., 320 Concord Ave, Cambridge, MA 02138, USA
| | - Luis Vallejo-Castillo
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Francisco A Aguilar-Alonso
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
| | - Sonia M Pérez-Tapia
- Unidad de Desarrollo e Investigación en Bioterapéuticos (UDIBI), Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Laboratorio Nacional para Servicios Especializados de Investigación, Desarrollo e Innovación (I + D + i) para Farmoquímicos y Biotecnológicos, LANSEIDI-FarBiotec-CONACyT, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
- Departamento de Inmunología, Escuela Nacional de Ciencias Biológicas, Instituto Politécnico Nacional, Prolongación de Carpio y Plan de Ayala S/N, Colonia Santo Tomás, Alcaldía Miguel Hidalgo, Mexico City 11340, Mexico
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Barald KF. Antigen recognized by monoclonal antibodies to mesencephalic neural crest and to ciliary ganglion neurons is involved in the high affinity choline uptake mechanism in these cells. J Neurosci Res 1988; 21:119-34. [PMID: 3216416 DOI: 10.1002/jnr.490210205] [Citation(s) in RCA: 22] [Impact Index Per Article: 0.6] [Reference Citation Analysis] [Abstract] [MESH Headings] [Grants] [Track Full Text] [Journal Information] [Subscribe] [Scholar Register] [Indexed: 01/04/2023]
Abstract
High-affinity choline uptake mechanisms are among the characteristics of cholinergic neurons such as the ciliary and choroid subpopulations in the ciliary ganglion (Barald and Berg, 1979). We have produced three monoclonal antibodies (Mabs), two of which were made to 8-day embryonic chick ciliary ganglion (CG) neurons (CG-1, CG-4) (Barald, 1982) and one of which was made to cultured mesencephalic neural crest (NC) cells (CG-14) removed from the embryo 31 hr after incubation. We have shown that all three Mabs label a common 75 kD antigen present on the cell surface of both CG neurons and NC cells (Barald, 1988). Here we report that the CG-1 and CG-4 antibodies, used in the same ratios in which they are synergistically cytotoxic for both the CG and NC cells (Barald, 1988), and Mab CG-14 alone, have specific effects on the high-affinity choline uptake mechanism (HACU) of CG neurons and isolated antigen-positive NC cells in the absence of complement. CG-1 and CG-4 in ratios of 8/1 (the same ratios that are used to kill the CG and the NC subpopulation), but neither singly, inhibit the HACU of CG neurons by 40% and that of isolated antigen-positive NC cells by 75%. However, CG-14 alone, at 1 microgram/ml, inhibits the HACU of both CG neurons and isolated NC cells by 95%. None of the antibodies had an effect on numbers of ouabain binding sites (a measure of the Na+/K+ ATPase) or cell surface acetylcholinesterase (AChE) of CG neurons or NC cells isolated by "no-flow" fluorescence cytometry with a Meridian Instruments ACAS470 cytometer. CG or NC cells grown in the presence of the antibodies without complement grow and remain healthy for many weeks. They exhibit no difference in morphology, protein content, lactate dehydrogenase activity (LDH), or division time from untreated sister cultures. Therefore, the antigen recognized by all three Mabs may be involved in a high-affinity choline uptake mechanism, a common characteristic of cholinergic neurons. The Mabs themselves may possibly label some element of the high-affinity transporter or a proximal membrane component. This implies that such a high-affinity uptake mechanism is present in the subpopulation of NC cells at early times in development. If these cells in fact are destined to contribute to the avian CG, these characteristics are present in the subpopulation before the NC cells take on a neuronal morphology.
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Affiliation(s)
- K F Barald
- Department of Anatomy and Cell Biology, University of Michigan Medical School, Ann Arbor
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