Immunity：人为什么会得炎症？
2015-01-22 佚名 生物谷
人类许多疾病都伴随有异常的炎症反应。在细胞表面模式识别受体（Pattern Recognition Receptor）受到病原体特异性分子（Pathogen Associated Molecular Pattern）刺激后，会激活免疫细胞转录因子NF-kB的表达，从而产生一系列炎症因子（IL-18，IL-1β）的前体，这些前体分子会进一步被一种叫做"炎症小体（inflammasome）"的蛋白复合
人类许多疾病都伴随有异常的炎症反应。在细胞表面模式识别受体（Pattern Recognition Receptor）受到病原体特异性分子（Pathogen Associated Molecular Pattern）刺激后，会激活免疫细胞转录因子NF-kB的表达，从而产生一系列炎症因子（IL-18，IL-1β）的前体，这些前体分子会进一步被一种叫做"炎症小体（inflammasome）"的蛋白复合体切割成熟，从而分泌到胞外参与炎症反应。因此，炎症小体是近年来被认为调控免疫反应的中心元件。
最近，加利福尼亚大学旧金山分校医学系的Averil Ma课题组在Immunity杂志在线发表了一篇他们关于A20蛋白（一种去泛素化酶）参与NLRP3炎症小体胞内信号传递的机制的研究。
A20缺失能够引起受刺激状态下巨噬细胞pro-IL-1β的切割与分泌。作者比较了野生型小鼠与A20缺失突变体小鼠（A20-/-）体内原代巨噬细胞在受到病原体分子刺激后炎性细胞因子的表达情况。结果显示：野生型小鼠与A20-/-小鼠 均能产生pro-IL-1β(IL-1β前体蛋白），并且能够在胞内累积，然而野生型小鼠巨噬细胞几乎没有成熟的IL-1β的分泌，与此不同，A20-/-小鼠巨噬细胞有大量成熟IL-1β的分泌。之后的一系列体外刺激实验证明了A20能够控制pro-IL-1β的切割与分泌。
A20与NLRP3蛋白复合体，以及RIPK1，RIPK3蛋白在受到刺激时会发生相互作用，从而激活NLRP3。由于NLRP3炎症小体由NLRP3, ASC, 以及 Caspase 1三个基本元件构成，为了研究NLRP3炎症小体是否参与了A20-/-小鼠巨噬细胞刺激后炎症因子的释放过程，作者分别将A20-/-小鼠与NLRP3-/-,ASC-/-,或Caspase 1-/-小鼠进行杂交，得到三种类型的双缺失突变体小鼠。
通过比较这三种突变体小鼠与 A20-/-小鼠的巨噬细胞在受到刺激后IL-1β的分泌情况，发现炎症小体中任何一个元件蛋白的缺失都会严重影响IL-1β的成熟与分泌，以上结果说明A20的缺失引起的IL-1β的切割是由NLRP3炎症小体调控的。另外，作者还发现另一种被认为是引起"细胞坏死"的关键分子-RIPK3，也参与了这一过程。之后，作者通过免疫共沉淀手段证明：在接受PAMP刺激后，巨噬细胞中pro-caspase 1，pro-IL-1β，RIPK3以及A20发生了相互作用，在缺少A20的时候，另外几者的相互作用更加强烈。
A20抑制了RIPK3调控的pro-IL-1β 113位的K63型泛素化，从而抑制了蛋白复合体的结合与进一步NLRP3炎症小体对pro-IL-1β的切割。那么A20是如何调控NLRP3炎症小体的活性呢？由于A20的本质是一类去泛素化酶。作者检测了野生型与A20-/-突变体巨噬细胞刺激前后整个复合体的泛素化情况。结果显示：PAMP的刺激能够引起pro-IL-1β的泛素化，而且在A20-/-细胞中pro-IL-1β泛素化程度更加明显，说明A20对pro-IL-1β的泛素化起到了负向调节的作用。另外，作者通过在293T细胞系中过表达的手段发现：A20能够抑制caspase1切割pro-IL-1β的活性，同时能够抑制pro-IL-1β K63型泛素化作用。最后，作者通过质谱的方法找到pro-IL-1β第113位的赖氨酸是K63泛素化的作用位点。
Bao H. Duong, Michio Onizawa, Juan A. Oses-Prieto, Rommel Advincula, Alma Burlingame, Barbara A. Malynn, Averil Ma.A20 Restricts Ubiquitination of Pro-Interleukin-1β Protein Complexes and Suppresses NLRP3 Inflammasome Activity.Immunity.doi:10.1016/j.immuni.2014.12.031
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