长非编码RNA Neat1促进炎症小体激活的机制研究

发布时间：2020-05-28 00:59

【摘要】：免疫系统是用来保护机体免受内外源感染和损伤的一系列蛋白、细胞、组织和器官的集合,可以简单地分为固有免疫和适应性免疫。进化上保守的固有免疫系统是机体抵御病原体入侵和感染的第一道防线,主要通过免疫细胞上表达的模式识别受体来感应内外源危险信号,产生介导细胞间通讯的细胞因子并招募大量免疫细胞到感染或者炎症部位发挥抵抗外源感染或者内源损伤的功能。炎症小体是机体固有免疫的重要一环,主要在巨噬细胞和树突细胞等免疫细胞的细胞质中组装和激活,可以感知内源危险相关分子模式和外源病原相关分子模式,从而控制炎症反应来抵御病原体感染。炎症小体是由PRRs、ASC和pro-caspase-1构成的多聚蛋白复合物,激活后可以活化caspase-1并促进IL-1β和IL-18的成熟和分泌,还伴随有细胞焦亡,进一步通过级联效应促进机体炎症反应。巨噬细胞中炎症小体激活一般需要两个信号步骤:启动信号和激活信号。虽然炎症小体充分激活可以消除病原体和损伤细胞,但是炎症小体失调会导致自身免疫性疾病、癌症、神经退行性疾病和其他一些相关疾病。因此,研究并阐明各种各样炎症小体结构、组装、激活以及相关分子机制是很重要的,既具有理论价值又具有应用前景。长非编码RNA是一类长度大于200个核苷酸而且不具有编码蛋白质能力的RNA,其在各种疾病发生发展和生物发育过程中都具有多种生物学功能。长非编码RNA也具有调控炎症小体激活的功能,已知影响炎症小体激活的lncRNA主要是Gm4419、lincRNA-Cox2和lincRNA-EPS。它们都作用于炎症小体激活的第一信号启动阶段,影响炎症小体相关蛋白NLRP3、ASC和IL-1β等的表达,从而促进NLRP3炎症小体激活。目前还没有发现直接参与并调控炎症小体组装的lncRNA,所以深入研究和阐明lncRNA在各种炎症小体组装过程中的作用有助于深入理解炎症小体的激活机制。鉴于目前还没发现直接参与炎症小体组装的lncRNA,本文将鉴定直接参与炎症小体组装的lncRNA并深入研究其调控炎症小体激活的分子机制。我们通过NLRP3紫外交联免疫沉淀结合高通量测序发现,长非编码RNA Neatl可能结合在NLRP3炎症小体上。进一步研究发现,在小鼠巨噬细胞中Neatl可以结合在NLRP3、NLRC4和AIM2等经典炎症小体上,并促进这些炎症小体的组装和激活,从而促进了其下游的caspase-1活化、细胞因子成熟和细胞焦亡。随后在分子机制方面的研究发现,Neatl可以通过其5'端区域结合在pro-caspase-1上的p20结构域,并促进相关炎症小体的组装。此外,Neatl也结合在caspase-1加工生成的p20亚基上,并随之结合在成熟的caspase-1异源四聚体上,增加caspase-1的稳定性和酶活性。在各种炎症小体激活信号的作用下,Neatl从旁斑中释放出来,并转移到细胞质中参与炎症小体组装激活。本研究还发现了低氧通过HIF-2α激活的Neatl调控炎症小体激活的新通路。此外,基于Neatl基因敲除小鼠体内炎症模型的研究也证明了,Neatl具有促进体内炎症小体激活并增强相关炎症反应的作用。综上所述,本研究发现并证实了 lncRNA在炎症小体组装和激活中的关键作用,揭示了 Neatl是多种炎症小体激活信号下游的共同介导分子,它在固有免疫反应中发挥着重要作用。
【图文】：

免疫细胞,免疫系统

系列蛋白、细胞、组织和器官的集合，这些侵害主要包括微生物、病毒、肿瘤细逡逑胞、毒素和组织损伤等（Ｍａｒｓｈａｌｌ邋ｅｔａｌ．，２０１８）。免疫系统可以被简单地分为两类：逡逑固有免疫和适应性免疫（图１．１）。逡逑ｒＴｔｆｎｕｒｆｅｔｙ逦，＿．一邋－邋一逦Ａｄａｐｔｉｖｅ邋＼ｒｒｖｎｕ（Ｗｆ逡逑Ｉｆｓｊｘｓ邋ｍｓｖｏｎｍ）逦｛ｓｌｅｗ邋ｒｅｓｐｏｎｓｅ）逡逑０＾ｎｔｋ：ｏｅ＆逦Ｍａｓｔｏｏａ逡逑；＝１０逦．邋４「：，：介厂＼邋；逡逑５邋ｔ逦翻逡逑＂＃邋『Ｖ邋／逡逑．ＮＣ＾逦Ｗ＇，．，逦ｙＺ逡逑逦＿？一’逡逑图１．１免疫系统分类和主要免疫细胞（Ｄｒａｎ0ｆｒ，２０0４）逡逑固有免疫，又可以称为先天免疫、天然免疫或者非特异性免疫，它作为一个逡逑进化上保守的系统，，是机体抵御病原体入侵和感染的第一道防线（Ｋａｎｎｅｇａｎｔｉ，逡逑２０１５）。固有免疫主要是通过产生介导细胞间通讯的细胞因子来招募大量免疫细逡逑胞到感染或者炎症部位来发挥功能的。参与固有免疫的细胞主要包括巨噬细胞、逡逑树突细胞、中心粒细胞、自然杀伤细胞和固有淋巴细胞，与此同时，上皮细胞、逡逑内皮细胞和成纤维细胞等非免疫细胞也有助于固有免疫（Ｔａｋｅｕｃｈｉ邋ａｎｄ邋Ａｋｉｒａ

模式识别受体,相关信号,细胞内,受体

２０１７；邋Ｔａｋｅｕｃｈｉ邋ａｎｄ邋Ａｋｉｒａ，邋２０１０）：邋Ｔｏｌ丨样受体（ＴＬＲｓ）、ＲＩＧ－Ｉ邋样受体（ＲＬＲｓ）、逡逑核苷酸结合寡聚化结构域（ＮＯＤ）样受体（ＮＬＲｓ）、Ｃ型凝集素受体（ＣＬＲｓ）逡逑和ＤＮＡ感受器（ＤＮＡ邋ｓｅｎｓｏｒ），如图１．２所示。ＴＬＲｓ和ＣＬＲｓ表达于细胞表面逡逑和核内体，而其他受体主要在胞内发挥作用（Ａｏｓｈｉ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２０１１；邋Ｓａｔｏ邋ｅｔ邋ａｌ．，邋２００９；逡逑Ｗｉｌｋｉｎｓ邋ａｎｄ邋Ｇａｌｅ，邋２０１０）。逡逑Ｊ邋Ｃｐ邋Ｉ逦尀Ｉ—Ｉ逦一逡逑／＂ｉｂｖｒｊ）逦Ｃｙｔｏｓｏｌ＇＇＇邋＇．，逡逑／邋ｗ邋｜逦／逦厂邋ｊｉ／逡逑／邋ＰＲＯＩＬ－ｔｇ邋Ｕ．－１８邋ｊ逦Ｚ逦Ｉ逦｜逦／逡逑Ｉ邋ＰＲＯｌＬ－１８邋ＪＬ－１８｜邋／逦１逦１／逡逑／逦ｄ逦ｈｓＲＥ７ｉｌｌＳＲＥ３？＼逡逑＇邋＼／逦（邋Ｏ逦Ｏ邋Ｏ邋＜＞邋）：逡逑＼＼＾邋Ｖ邋＂逦ｙｙ逡逑图１．２模式识别受体分类及其相关信号通路（Ｓｈｅｋａｒｉａｎ邋ｅｔ邋ａ丨？，２０１７）逡逑ＴＬＲｓ是最主要和研宄最广泛的一类ＰＲＲｓ，它们主要负责识别来源于细胞内逡逑外的病原体侵入。ＴＬＲｓ是跨膜蛋白，其结构主要分为胞外、跨膜和胞内三个部逡逑２逡逑
【学位授予单位】：中国科学技术大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R392

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