The Effects of Calcium on Nf-Κb Pathway in Hacat Cells Containing Connexin26 Kid Syndrome Mutations

Abstract

Keratitis-ichthyosis-deafness (KID) syndrome is a rare genetic disorder characterized by deafness, corneal defects, and thickened, scaly skin and associated with mutations in Connexin26 (Cx26), resulting in the formation of hyperactive hemichannels that disrupt calcium (Ca2+) transfer. Ca2+ is crucial for normal epidermal cell function and may contribute to characteristics of KID syndrome. While unregulated Ca2+ transfer through aberrant Cx26 hemichannels is known to impact keratinocyte proliferation and differentiation, the specific mechanisms remained unclear. An increase in the molecules associated with the nuclear factor-κB (NF-κB) signaling pathway was observed in the D50Y mutation of KID syndrome. This suggests that Cx26 mutant channels may disrupt keratinocyte physiology through NF-κB signaling. Our study hypothesizes that Ca2+ signals altered due to Cx26 mutations affect the NF-κB pathway, potentially contributing to KID syndrome by modifying keratinocyte cell physiology. Our study showed that NF-κB activation significantly increased in D50Y cells, linked to hyperproliferation and activation was dependent on intracellular Ca2+. This was associated with increased p65 activation and nuclear localization due to hyperactive Cx26 channels in D50Y cells. These findings reveal a direct link between aberrant Ca2+ transport through Cx26 channels due to the D50Y mutation and NF-κB activation, shedding light on the hyperproliferative characteristics of Cx26 D50Y KID syndrome. Our goal was to understand how Ca2+ mechanisms impact the NF-κB pathway, potentially altering the physiology of keratinocytes expressing D50Y and G45E mutations. This research offers insights into the potential targeting of the NF-κB pathway for treating KID syndrome caused by Cx26 mutations.

Keratitis-ichthyosis-deafness (KID) sendromu, sağırlık, kornea defektleri ve kalınlaşmış ve pullu cilt ile karakterize edilen, Connexin26 (Cx26) mutasyonlarıyla ilişkili, kalsiyum (Ca2+) transferini bozan hiperaktif hemikanalların oluşumuyla sonuçlanan ve nadir görülen bir genetik hastalıktır. Normal epidermal hücre fonksiyonu için kritik öneme sahip olan Ca2+, KID sendromunun karakteristiklerine katkıda bulunabilir. Anormal Cx26 kanalları yoluyla düzensiz Ca2+ aktarımının keratinosit proliferasyonunu ve farklılaşmasını etkilediği bilinmesine rağmen bunu gerçekleştiren mekanizmalar belirsizliğini korumuştur. KID sendromunun D50Y mutasyonunda, nükleer faktör-κB (NF-κB) sinyal yolağı ile ilişkili moleküllerde artış gözlenmiştir. Bu, Cx26 mutant kanallarının NF-κB sinyallemesi yoluyla keratinosit fizyolojisini bozabileceğini göstermektedir. Araştırmamız, Cx26 mutasyonları nedeniyle değişen Ca2+ sinyallerinin NF-κB yolağını etkilediğini ve keratinosit hücre fizyolojisini değiştirerek KID sendromuna katkıda bulunabileceği hipotezini öne sürmektedir. Araştırmamız, hiperproliferasyonla bağlantılı olarak D50Y hücrelerinde NF-κB aktivasyonunun önemli ölçüde arttığını ve aktivasyonun hücre içi Ca2+'ya bağlı olduğunu göstermiştir. Bu durum, D50Y hücrelerindeki hiperaktif Cx26 kanallarına bağlı olarak artan p65 aktivasyonu ve nükleer lokalizasyonu ile ilişkilendirilmiştir. Bu bulgular, D50Y mutasyonu kaynaklı olarak Cx26 kanalları boyunca anormal Ca2+ taşınması ile NF-κB aktivasyonu arasında doğrudan bağlantı olduğunu göstermekte ve Cx26 D50Y KID sendromunun hiperproliferatif özelliklerine ışık tutmaktadır. Buradaki amacımız, Ca2+ mekanizmalarının NF-κB yolağını nasıl etkilediğini ve D50Y ile G45E mutasyonlarını eksprese eden keratinositlerin fizyolojisini nasıl değiştirebileceğini anlamaktı. Bu araştırma, Cx26 mutasyonlarının neden olduğu KID sendromunun tedavisi için NF-κB yolağına yönelmenin mümkün olabileceğine dair bilgiler sunmaktadır.