G蛋白偶联受体GPR84对NK细胞的免疫调控作用及其机制的研究

发布时间：2020-09-05 08:59

　　自然杀伤细胞(Natural Killer Cells,NK)是天然免疫的主要成分,可作为抵抗杀伤肿瘤细胞和病毒感染的细胞的第一道防线。NK细胞能够直接裂解靶细胞,这种杀伤能力由NK细胞释放颗粒酶等实现的。NK细胞消除靶细胞的另一种机制是通过死亡受体如Fas等诱导靶细胞的凋亡,还可以通过分泌细胞因子如IFN-γ等发挥杀伤作用。NK细胞起源于骨髓中的造血干细胞(Haematopoietic Stem Cell,HSC),通过各种细胞因子和转录因子的信号传导调节NK细胞发育成熟。源自多能祖细胞的常见淋巴样祖细胞(Common Lymphoid Progenitor,CLP)可分化成NK前体细胞(NKp),NKp细胞表达IL-15受体β链(CD122),使其能够对IL-15起反应。在IL-15信号传导下,NKp发展成未成熟的NK细胞(iNK)和成熟的NK细胞(mNK)。另外,NK细胞发育成熟需要转录因子的参与,E4BP4指导iNK发育成mNK,Eomes和T-bet能够促进NK细胞的成熟。NK细胞的激活主要通过IL-15介导的mTOR信号通路,mTOR激酶作为NK细胞增殖和激活的关键代谢检查点起着至关重要的作用。由mTOR介导的信号传导主要通过诱导E4BP4调节早期NK细胞发育,E4BP4是NK细胞特异性转录因子,其通过上调CD122表达来维持IL-15对NK细胞的激活。G蛋白偶联受体(G protein-coupled receptors,GPCR)是一个七次跨膜结构域受体,介导许多细胞外信号的细胞反应。GPCR在很多生理过程中起着重要作用,包括调节代谢、发育、激素稳态、炎症反应和摄食行为。因此,GPCR被认为是开发用于许多人类疾病药物的有吸引力的靶标。GPR84是G蛋白偶联家族中的一员,属于中链脂肪酸受体。GPR84在免疫细胞中与炎症紧密相关,但是它与NK细胞之间的联系研究甚少。因此,研究G蛋白偶联受体GPR84对NK细胞的免疫调控作用及其机理具有重要的意义。在本研究中,我们首先发现NK细胞被激活后,GPR84受体表达上调,表明GPR84受体与NK细胞的发育或功能可能具有一定的关系。因此我们首先检测GPR84基因敲除小鼠与野生型WT小鼠脾脏各种免疫细胞的比例,结果表明GPR84基因敲除小鼠与野生型WT小鼠脾脏T细胞、B细胞比例无明显差异,但是GPR84基因敲除小鼠相比于WT小鼠NK细胞的比例和数量都有所下降。接着我们又研究NK细胞的发育成熟,分析GPR84基因敲除小鼠脾脏中NK前体细胞(NKp)、未成熟NK细胞(iNK)和成熟NK细胞(mNK),结果表明GPR84受体促进小鼠NK细胞的发育和成熟。为了进一步研究GPR84受体NK细胞功能的影响,我们体外和体内分别研究了NK细胞杀伤能力和抗肿瘤能力,结果表明GPR84基因缺失NK细胞的杀伤能力减弱,GPR84基因敲除小鼠体内黑色素瘤向肺部转移更快,说明GPR84受体促进NK细胞的杀伤能力和抑制肿瘤的发生发展。最后,我们研究发现GPR84受体通过促进NK细胞中转录因子T-bet和Eomes的表达进而促进NK细胞的发育成熟的。另外,GPR84受体还促进NK细胞中mTOR信号通路的激活来调控NK细胞的成熟与功能。综上所述,GPR84受体对NK细胞来说是一个激活性受体,通过促进IL-15介导的mTOR信号通路的激活进而提高T-bet和Eomes的表达,从而促进NK细胞的发育、成熟与功能。此研究提示我们,GPR84受体可能成为激活NK细胞功能一个潜在的靶标。
【学位单位】：华东师范大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2019
【中图分类】：R392
【部分图文】：

激活过程,图片,参考文献,复合物

华东师范学 2019 届硕学位论在质膜上的典型GPCR信号传导中，与受体结合的激动剂引起受体构象的改变并导致异源三聚体GTP结合蛋白的活化[18]。G蛋白由三个相关的蛋白质亚基组成：α、β和γ。G蛋白基于其α亚基的特性进行分类，并且有16个已知的α-亚基在功能上分为四个亚家族：Gαs、Gαi、Gαq和Gα12[19]。当无活性时，α-亚基与GDP和βγ-复合物结合形成三聚体蛋白质复合物[20, 21]。与前体结合时，该受体促进了GDP的释放，促进了GTP与α-亚基的结合，以及α-亚基与βγ-复合物的结合。然后，α-亚基和βγ-复合物均可调节各种细胞内效应物（例如，通过βγ-复合物的α-亚基和钾通道的腺苷酸环化酶），如图1.1所示[22]。

家族,图片,参考文献

图1.3 G蛋白偶联受体（GPCR）家族（图片来自参考文献[42]）Fig 1.3 G Protein-Coupled receptor family (Photo，[42])尽管大量的G蛋白偶联受体是治疗药物的靶标并且已经被广泛研究应用，许多其他家庭成员并非如此。超过100个GPCR仍然是未被应用的，因为内源性生的激活它们的配体要么是未知的，要么是不完全被接受的，还有更多缺乏良表征的配体可用于帮助确定它们的功能和生理作用[43]。尽管如此，基于与疾病关联，或与小鼠模型中相应基因的“敲除”相关的表型，许多这些定义不明确GPCR目前被认为具有潜在的治疗机会。一个最典型的例子就是GPR84 ，其中断可能在特发性肺部病变和其他适应症中有效，并且之前的研究已经评估了这受体的拮抗作用是否对治疗溃疡性结肠炎有效。此外，还有人提出，GPR84的活可能会导致治疗动脉粥样硬化的效果[44]。

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超过与抑制性受体结合的分子的表达，以实现靶细胞裂解。称为 ADCC（抗体依赖性细胞毒性）的间接识别机制利用 NK 细胞表达 FcγRIIIα 受体（CD16）的能力，这反过来又能够进行抗体包被的靶细胞检测[57, 58]。正确靶标识别的作用是激活 NK 细胞中的杀伤机制：细胞毒性颗粒的胞吐作用或死亡受体介导的细胞毒性。细胞毒性颗粒含有穿孔素、成孔蛋白和颗粒酶-丝氨酸蛋白酶。穿孔素在靶细胞膜上产生孔隙，允许颗粒酶进入细胞并通过半胱天冬酶依赖性和独立途径引发细胞凋亡[59-61]。在死亡受体介导的细胞毒性中，由 NK 细胞产生的死亡配体附着于靶细胞表面上表达的死亡受体，从而激活半胱天冬酶级联，导致识别的物体死亡。 Fas 配体、肿瘤坏死因子（TNF）、TNF 相关凋亡诱导配体（TRAIL）和淋巴毒素 α（LTα）已被确定为死亡受体配体。此外，NK 细胞分泌干扰素 γ（IFNγ），通过形成正反馈回路来调节免疫系统反应的各个方面，包括 NK 细胞作用[663]。

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