University of Oulu

Protein-bound citrulline and homocitrulline in rheumatoid arthritis : confounding features arising from structural homology

Saved in:
Author: Turunen, Sanna
Organizations: University of Oulu Graduate School
University of Oulu, Faculty of Medicine, Institute of Diagnostics, Department of Clinical Chemistry
National Doctoral Programme of Musculoskeletal Disorders and Biomaterials
Medical Research Center
Oulu University Hospital
Northern Finland Laboratory Centre
Format: eBook
Online Access: PDF Full Text (PDF, 2.2 MB)
Persistent link: http://urn.fi/urn:isbn:9789526203904
Language: English
Published: Oulu : University of Oulu, 2014
Publish Date: 2014-04-07
Thesis type: Doctoral Dissertation
Defence Note: Academic dissertation to be presented with the assent of the Doctoral Training Committee of Health and Biosciences of the University of Oulu for public defence in Auditorium 9 of Oulu University Hospital, on 17 April 2014, at 12 noon
Tutor: Professor Juha Risteli
Docent Marja-Kaisa Koivula
Reviewer: Docent Anna-Maija Haapala
Docent Markku Kauppi
Opponent: Professor Jorma Ilonen
Description:

Abstract

Rheumatoid arthritis (RA) is an autoimmune disease causing inflammation of synovial joints, which may lead to permanent changes in cartilage and bone tissues. RA patients have antibodies binding to citrullinated and also to carbamylated proteins. Antibodies binding to citrulline are associated with more severe disease progression and may already appear years before clinical disease onset.

Citrulline and the lysine carbamylation product, homocitrulline, are similar in structure. Citrullinated proteins have been studied in RA and in neurological diseases, but researchers have been unaware of the effect of homocitrulline in citrulline detection methods. The purpose of the present study was to clarify the features of protein-bound citrulline and homocitrulline in relation to research done on citrullination and in immunological reactions related to rheumatoid arthritis.

In the first study of this thesis the confounding role of homocitrulline in citrulline detection was shown. In the first and second study the features of experimentally induced antibodies were assessed. The antibodies induced with citrulline- and homocitrulline-containing protein structures were shown to react both with the ureido groups and the protein structures. The antibodies were able to distinguish between citrulline and homocitrulline in the same sequence even though binding to both. In the third study the simultaneous presence of citrulline and homocitrulline in RA synovial tissue was shown.

In conclusion, considering the simultaneous presence of citrulline and homocitrulline and the binding features of the experimentally induced antibodies, homocitrulline could have a yet unsolved role in RA. Secondly, the existence of homocitrulline should be borne in mind in studies on citrullination.


Tiivistelmä

Nivelreuma on niveltulehduksen aiheuttava autoimmuunitauti, joka voi johtaa pysyviin muutoksiin nivelen rusto- ja luukudoksessa. Nivelreumaa sairastavilla esiintyy vasta-aineita sitrullinoituneita ja karbamyloituneita proteiineja vastaan. Sitrulliiniin sitoutuvia vasta-aineita voi esiintyä elimistössä jo vuosia ennen taudin puhkeamista, ja niiden esiintyminen on yhdistetty vaikeampaan taudinkuvaan.

Sitrulliini ja lysiinin karbamylaatiotuote homositrulliini ovat rakenteellisesti samankaltaisia. Proteiinien sitrullinaatiota on tutkittu nivelreumassa ja neurologisissa taudeissa, mutta homositrulliinin olemassaoloa tai sen vaikutusta tutkimusmenetelmiin ei ole huomioitu. Tämän tutkimuksen tarkoituksena oli selvittää proteiineihin sitoutuneiden sitrulliinin ja homositrulliinin ominaisuuksia aikaisempiin tutkimuksiin ja nivelreuman immunologisiin reaktioihin liittyen.

Tässä tutkimuksessa homositrulliinin osoitettiin häiritsevän sitrulliinin tunnistamista. Ensimmäisessä ja toisessa osatyössä aiheutettiin kokeellisesti vasta-aineita sitrulliinia ja homositrulliinia sisältävillä proteiinirakenteilla. Vasta-aineiden havaittiin reagoivan sekä ureidoryhmän että proteiinirakenteen kanssa. Vasta-aineet pystyivät erottamaan sitrulliinin ja homositrulliinin toisistaan samassa rakenteessa, vaikka sitoutuivat kumpaankin. Kolmannessa osatyössä osoitettiin, että sitrulliinia ja homositrulliinia esiintyy samanaikaisesti nivelreumapotilaan tulehtuneessa nivelkalvossa.

Tutkimus osoitti, että sitrulliinin ja homositrulliinin samanaikainen esiintyminen ja kokeellisesti aiheutettujen vasta-aineiden ominaisuudet huomioiden homositrulliinilla voi olla jokin toistaiseksi selvittämätön rooli nivelreumassa. Homositrulliinin olemassaolo on syytä huomioida sitrullinaatiota tutkittaessa.


Series: Acta Universitatis Ouluensis. D, Medica
ISSN: 0355-3221
ISSN-E: 1796-2234
ISSN-L: 0355-3221
ISBN: 978-952-62-0390-4
ISBN Print: 978-952-62-0389-8
Issue: 1238
Subjects:
Copyright information: This publication is copyrighted. You may download, display and print it for your own personal use. Commercial use is prohibited.