Interplay between adenosine receptors and adenosine deaminases

Abstract

Adenosine deaminases (ADAs) are key enzymes involved in purine metabolism and immune system. Human have two distinct adenosine deaminase isoforms, ADA1 and ADA2. ADA1 deficiency was reported as the first discovered molecular cause of human severe combined immunodeficiency (SCID) in 1972. In 2014, it was reported ADA2 mutations could cause early-onset stroke and systemic vasculopathy. However, the underlying mechanisms causing the symptoms present in the deficiency of ADA2 (DADA2) patients remain undefined.

This thesis is focused on the function of human ADAs in the immune system and the application of human ADA1 in sandwich enzyme-linked immunosorbent assay (ELISA). The data showed that ADA1 and ADA2 bind to different subsets of immune cells and modulate their response to extracellular adenosine by interplaying with adenosine receptors. Deficiency in human ADA2 may alter cellular responses to extracellular adenosine. In addition, both ADA1 and horseradish peroxidase (HRP) used in sandwich ELISA gave identical results, suggesting that ADA1 could be used as an alternative detection enzyme to measure antigen concentrations in biological fluids.

In summary, this thesis provides new data on the mechanisms causing those vascular inflammatory phenotypes of ADA2 mutations and suggests that ADA1 can be used as a valuable enzyme for amplification in sandwich ELISA.

Adenosiini deaminaasit (ADA:t) ovat avainentsyymejä, jotka liittyvät puriinimetabolian ja immuunijärjestelmän toimintaan. Ihmisellä on kaksi erillistä adenosiini deaminaasin isoformia, ADA1 ja ADA2. Niistä ADA1:n havaittiin olevan vaikean perinnöllisen immuunipuutoksen (SCID) molekulaarinen syy vuonna 1972. Vuonna 2014 havaittiin, että ADA2:n mutaatiot saattavat aiheuttaa lapsuusiän halvauksia ja verisuonitulehduksia. Siitä huolimatta se mekanismi, joka aiheuttaa ADA2:n (DADA2) viallisesta toiminnasta johtuvia oireita, on selvittämättä.

Tämä väitös keskittyy ihmisen adenosiini deaminaasien toimintaan immuunijärjestelmässä sekä ihmisen ADA1:n hyödyntämiseen entsyymivälitteisessä immunosorbenttimäärityksessä (ELISA). Tutkimustulosten perusteella osoitettiin, että ADA1 ja ADA2 sitoutuvat immuunijärjestelmän solujen eri alaluokkiin ja muuntavat niiden vastetta solun ulkopuoliselle adenosiinille vuorovaikuttamalla adenosiinireseptorien kanssa. Ihmisen ADA2:n viallinen toiminta muuttaa solun vastetta solun ulkopuoliselle adenosiinille. Lisäksi, sandwich-ELISA määrityksessä havaittiin, että sekä ADA1:llä että piparjuuriperoksidaasilla (HRP) tehdyt määritykset antoivat samanlaiset tulokset. Tämän perusteella näyttää siltä, että ADA1:tä voitaisiin käyttää vaihtoehtoisena määritysentsyyminä antigeenin määrittämiseen erilaisista biologisista nesteistä.

Lyhyesti, tässä väitöksessä esitetään uutta tietoa mekanismeista, joilla ADA2 mutaatiot aiheuttavat verisuonitulehduksia. Lisäksi tulosten perusteella esitetään, että ADA1:tä voitaisiin käyttää tärkeänä entsyyminä sandwich-ELISA määrityksen vahvistamisessa.