Allele | pococurante | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
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Mutation Type | missense | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosome | 9 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Coordinate | 119,338,114 bp (GRCm38) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Base Change | A ⇒ T (forward strand) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene | Myd88 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Name | myeloid differentiation primary response gene 88 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Chromosomal Location | 119,335,934-119,341,411 bp (-) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MGI Phenotype |
FUNCTION: [Summary is not available for the mouse gene. This summary is for the human ortholog.] This gene encodes a cytosolic adapter protein that plays a central role in the innate and adaptive immune response. This protein functions as an essential signal transducer in the interleukin-1 and Toll-like receptor signaling pathways. These pathways regulate that activation of numerous proinflammatory genes. The encoded protein consists of an N-terminal death domain and a C-terminal Toll-interleukin1 receptor domain. Patients with defects in this gene have an increased susceptibility to pyogenic bacterial infections. Alternate splicing results in multiple transcript variants. [provided by RefSeq, Feb 2010] PHENOTYPE: Mice homozygous for a knock-out allele exhibit abnormal immune system morphology and physiology. [provided by MGI curators] |
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Accession Number | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Mapped | Yes | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Amino Acid Change | Isoleucine changed to Asparagine | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Institutional Source | Beutler Lab | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Gene Model | not available | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
AlphaFold | P22366 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000035092 Gene: ENSMUSG00000032508 AA Change: I179N
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Predicted Effect | probably damaging
PolyPhen 2 Score 0.997 (Sensitivity: 0.41; Specificity: 0.98) |
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SMART Domains |
Protein: ENSMUSP00000115746 Gene: ENSMUSG00000032508
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Predicted Effect | probably benign | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Meta Mutation Damage Score | Not available ![]() |
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Is this an essential gene? | Non Essential (E-score: 0.000) ![]() |
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Phenotypic Category | Autosomal Recessive | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Candidate Explorer Status | loading ... | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Single pedigree Linkage Analysis Data |
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Penetrance | 100% | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Alleles Listed at MGI | All alleles(7) : Targeted, knock-out(1) Targeted, other(1) Gene trapped(3) Chemically induced(2) | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Lab Alleles |
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Mode of Inheritance | Autosomal Recessive | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Local Stock | Live Mice, Embryos, Sperm, gDNA | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
MMRRC Submission | 010475-UCD | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Last Updated | 2017-06-14 10:38 AM by Katherine Timer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Created | unknown | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Record Posted | 2007-11-30 | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Phenotypic Description |
Phosphorylation of JNK, the MAP kinase ERK, and IκB is eliminated or drastically reduced in pococurante macrophages upon either Pam3CSK4 or resiquimod stimulation, but retained in response to MALP-2 and Pam2CSK4, in agreement with the TNF-α assay results. Thus, the pococurante phenotype resembles the MyD88-/- phenotype in TLR ligand sensitivity, except that some TLR2 signaling is retained; moreover, pococurante discriminates between two types of TLR2 ligands.
Unlike MyD88-/- mice, pococurante mice do not develop spontaneous bacterial infections. When tested for susceptibility to specific bacterial infections, pococurante mice are able to contain an intradermal Streptococcus pyogenes infection that MyD88-/- mice fail to control, albeit at a slower rate than wild type. MyD88-deficient mice and pococurante homozygotes are equally susceptible to Listeria monocytogenes and to mouse cytomegalovirus (MCMV) infections (MCMV Susceptibility and Resistance Screen). Pococurante homozygotes are susceptible to dextran sodium sulfate (DSS)-induced colitis, exhibiting progressive weight loss beginning around nine days after continuous administration of 1% DSS in the drinking water, when wild type mice have not lost any weight (DSS-induced Colitis Screen).
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Nature of Mutation | ![]() 601 TTTGTGCAGGAGATGATCCGGCAACTAGAACAG
174 -F--V--Q--E--M--I--R--Q--L--E--Q-
The mutated nucleotide is indicated in red lettering, and results in a conversion of isoleucine to asparagine at residue 179 of the MYD88 protein.
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Illustration of Mutations in Gene & Protein |
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Protein Prediction | MyD88 is a 296 amino acid protein adapter that relays signals from the IL-1 and IL-18 receptors and from most TLRs. It is a modular protein containing an N-terminal death domain encoded by the first exon (aa 1-109), which shares similarity with regions of the p55 tumor necrosis factor receptor type I and Fas antigen receptor (Figure 2) (2;3). The death domain was first identified in proteins involved in cell death induction, but it is now known also to be a protein-protein interaction domain that mediates homotypic interactions with other death domain-containing proteins in order to propagate signaling. The death domain of MyD88 is required for binding to IL-1 receptor associated kinase (IRAK) family proteins (4).
The C-terminal portion of MyD88 (exons 3-5) contains a Toll/IL-1 receptor (TIR) domain (2;3), a conserved region of approximately 200 amino acids which mediates homo- and heterotypic protein interactions during signal transduction. TIR domains in TLRs, IL receptors and the adapters MyD88 and TIRAP contain three conserved boxes (boxes 1, 2 and 3), which are required for signaling (9;10). TIR domains contain six α-helices (αA, αB, αC, αC’, αD and αE) and five β-strands (βA, βB, βC, βD and βE) which are connected by seven loops (named for the α-helix and β-strand they connect; e.g. AA connects βA with αA). The crystal structures of the TLR1 and TLR2 TIR domains reveal that they fold into a structure with a central five-stranded parallel β-sheet surrounded by five helices (11) (see languid). Many of the α-helices and connecting loops are predicted to participate in binding partner recognition, and their mutation is expected to abrogate specific binding interactions. This is true of a proline to histidine mutation in the BB loop of TLR4 (see lps3), which has been reported to abolish MyD88 binding to a constitutively active TLR4 mutant (12), and LPS-induced signaling in mice (13). Nevertheless, amino acid identity between any two TIR domains is generally only about 25% (14), and significant conformational differences exist between the TIR domains of TLR1, TLR2 and IL-1RAPL (IL-1R accessory protein-like) (11;14). Thus, specific sequence elements unique to each TIR domain-containing protein likely confer particular binding partner recognition.
The pococurante mutation replaces isoleucine with asparagine at position 179, which exists near the center of the αA helix of the MyD88 TIR domain. The mechanism by which it may cause the mutant phenotype is discussed below (Putative Mechanism).
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Expression/Localization | MyD88 transcript is detected in most tissues including heart, brain, spleen, lung, liver, muscle, kidney and testis, and in T, B and myeloid cell lines (2;15). MyD88 is localized in distinct condensed particles scattered throughout the cytoplasm (16-18), reportedly in organelles yet to be identified (18). Using TIR domain-swapped and truncation mutants of MyD88, this subcellular localization was attributed to the death domain and/or intermediate domain, since mutants lacking portions of either domain localized diffusely throughout the cytoplasm (18). Interestingly, truncation mutants that localized diffusely in the cytoplasm failed to activate an NF-κB luciferase reporter construct when transfected into HEK293 cells (18).
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Background | TLRs are transmembrane receptors that sense molecules of microbial origin and trigger host cell responses. The twelve mouse TLRs and ten human TLRs recognize a wide range of structurally distinct molecules, and all signal through only four adapter proteins known to date: MyD88, Tirap (Mal), TICAM-1 (TRIF) and TICAM-2 (TRAM) (19). TLR signaling through these adapters initiates a cascade of signaling events involving various kinases, adapters and ubiquitin ligases, ultimately leading to transcriptional activation of cytokine and other genes through the transcription factors NF-κB, AP-1, interferon responsive factor (IRF)-3, and IRF-7.
MyD88 was first characterized as a differentiation marker induced by IL-6 treatment of myeloleukemic cells as they lose the ability to proliferate and come to resemble mature macrophages (20). Several years later, MyD88 was shown to function in signaling from the IL-1 receptor (IL-1R) (4;21;22), and from TLRs (Figure 3)(23). Activation of these receptors leads to MyD88 recruitment to the receptor complexes, where it functions as an adapter to recruit IRAK family proteins, first IRAK-4 and then IRAK-1, as well as TRAF6 (4;23). The ensuing signaling pathway has been extensively studied, and culminates in the activation of NF-κB-dependent transcription [reviewed in (19;24)]. Briefly, IRAK-1 and TRAF6 dissociate from the receptor complex, and freed TRAF6 interacts with TAK1, activating it to phosphorylate the IκB kinase (IKK) complex. The IKK complex phosphorylates IκB, targeting it for degradation and relieving its inhibition of NF-κB which translocates to the nucleus and activates expression of target genes including IL-6, IL-1, TNF, IL-12p40 and type I interferon, cytokines required for the inflammatory response. Recent work demonstrates that TLR signaling through MyD88 also activates interferon regulatory factor 5 (IRF5), leading to induction of inflammatory cytokines but not type I interferon production (25). MyD88 and TRAF6 may interact directly with IRF5 in a complex, activating IRF5 and promoting its translocation to the nucleus (25).
The function of MyD88 in IL-1R and TLR signaling has been confirmed using MyD88-deficient mice. Myd88-/- mice display no response to IL-1, including T cell proliferation or cytokine induction, and fail to activate NF-κB (28). In TLR signaling, MyD88 is known to serve all the TLRs except for TLR3. Thus, TLR2/1, TLR2/6, TLR5, TLR7 and TLR9 signaling leading to activation of NF-κB is abolished in MyD88-deficient mice. In the case of TLR4 signaling, NF-κB activation still occurs in Myd88-/- mice, but with delayed kinetics compared to wild type (29). The adapter TRIF is responsible for this second, late wave of NF-κB activity (30;31), but it cannot fully compensate for lack of MyD88 in the production of inflammatory cytokines nor in the induction of LPS-induced shock responses nor in resistance to several bacterial infections (1;29). MyD88-deficient mice are highly susceptible to infections with Staphylococcus aureus (32), Toxoplasma gondii (33), Listeria monocytogenes (1;34), Leishmania major (35) and mouse cytomegalovirus (36).
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Putative Mechanism |
Mutation of two conserved amino acids within the αE helix of either TLR2 or MyD88 prevents ligand-induced NF-κB activation (1). However, MyD88 containing the αE helix mutations is still able to bind wild type TLR2 or TLR4 in immunoprecipitation experiments. These data support the conclusion that the αE helix of TIR domains is required for homotypic oligomerization of TIR domains (both in the case of the receptors and MyD88). Homotypic oligomerization is required for propagation of the signal from the receptor (i.e., recruitment of an adapter subunit) and from the adapter to more distal elements of the pathway. This conclusion is supported by similar mutagenesis studies of MyD88 in IL-1 receptor interactions (10).
On the basis of these observations as well as molecular docking studies, a model for receptor:adapter TIR domain interactions has been proposed, in which both the Poc site and BB loop contribute to the interface between the receptor and adapter, and the αE helix contributes to receptor oligomerization and to adapter oligomerization (1) (Figure 2).
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Primers | Primers cannot be located by automatic search. | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Genotyping | Pococurante genotyping is performed by amplifying the region containing the mutation using PCR, followed by sequencing of the amplified region to detect the single nucleotide change.
Primers for PCR amplification
Poco(F): 5’-AACCGGGATTTCATCTGGGAGGAAG -3’
Poco(R): 5’-TCGTCAGAAACAACCACCACCATGC -3’
PCR program
1) 94°C 2:00
2) 94°C 0:15
3) 60°C 0:20
4) 68°C 1:00
5) repeat steps (2-4) 35X
6) 68°C 5:00
7) 4°C ∞
Primers for sequencing
Poco_seq(F): 5’- AGACTCCAGGTTGGGCTCCTTC -3’
Poco_seq(R): 5’- CCAGCTAGCAGGACAGTCCTTG -3’
The following sequence of 544 nucleotides (from Genbank genomic region NC_000075 for linear DNA sequence of Cd14) is amplified:
1685 aaccgg gatttcatct gggaggaagt tatctgttca ctggtagaga gggcatgtat
1741 atgacattgc tttgatatgg atacaggccc aggttccctt gatggaagac tccaggttgg
1801 gctccttcca gccttctgca gaggctgatt gattcccttg tcccctgtcc tcaggacaaa
1861 cgccggaact tttcgatgcc tttatctgct actgccccaa cgatatcgag tttgtgcagg
1921 agatgatccg gcaactagaa cagacagact atcggcttaa gttgtgtgtg tccgaccgtg
1981 acgtcctgcc gggcacctgt gtctggtcca ttgccagcga gctaattgag aaaaggttgg
2041 ttaaacatct aagagggtag gtgggtgaat gcatgaaacc cagaggtcca gatgcaagga
2101 ctgtcctgct agctgggctc tgtcccgcct gggtaatgta gtccttcctg accccatcct
2161 ctgaaggaag tcaccgcagt gccactctcc ctcaggtgtc gccgcatggt ggtggttgtt
2221 tctgacga
PCR primer binding sites are underlined; sequencing primer binding sites are highlighted in gray; the mutated T is shown in red text.
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References |
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Science Writers | Alyson Mack, Eva Marie Y. Moresco | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Illustrators | Diantha La Vine, Katherine Timer | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Authors | Zhengfan Jiang, Katharina Brandl, Bruce Beutler |