RAD23A在双链RNA病毒介导的先天性免疫过程中的作用和机制研究

发布时间：2020-08-04 13:55

【摘要】：免疫是保护机体防止感染的一种状态，包括先天性免疫和获得性免疫，其中先天性免疫是机体应对感染的第一道防线，相对于获得性免疫，其特异性较差，但反应迅速，这种高效的防御机制能够抑制大部分病原体感染的发生。先天性免疫通过PRRs识别病原微生物存活所必须的PAMPs。目前已经发现四种不同的PRRs家族，包括TLRs，CLRs，RLRs和NLRs。病毒双链RNA（dsRNA）是众多PAMPs中的一类，它可以通过两种途径被区分和识别。TLR3可以识别细胞外或吞噬进入内涵体中的dsRNA；RIG-I/MDA-5能够识别病毒在细胞内复制过程中产生的dsRNA。RIG-I/MDA5一旦与配体dsRNA结合，激活形成一个大的信号复合体，其中包括MAVS，TRAFs，TBK1，IKKε等。接着转录因子NF-κB，IRF3/IRF7和ATF/c-Jun将被激活，诱导表达TNF-α和IL-6等促炎性因子以及IFN-I。蛋白质的泛素化修饰参与细胞的各种生理过程，包括先天性免疫过程中信号级联反应的传递。通过泛素Lys-48位连接的多聚泛素化修饰主要负责细胞内特定蛋白质通过泛素蛋白酶体途径降解，从而将细胞内多余的特定蛋白质降解，这种降解方式至少需要目标蛋白质上4个泛素分子发生Lys48位连接。泛素Lys-63位连接的多聚泛素化并不参与蛋白质的降解，这种多聚泛素化广泛参与细胞内的各种生化反应过程，如DNA损伤修复，蛋白质复合体的招募，蛋白激酶的活化和染色质的动态变化等。特别是先天性免疫过程中，信号通路的级联传递，信号复合体的招募和蛋白质活性的调节都需要不同形式的泛素化修饰来进行调控。某些蛋白质序列中存在泛素结合结构域（UBDs），它是指能够与泛素分子非共价结合的氨基酸序列。这类蛋白质可以通过结合和调节泛素化蛋白质，参与细胞内的各种生理过程。越来越多的证据表明，在先天性免疫系统中，此类蛋白质对于信号通路的调节发挥着及其重要的作用。病毒感染过程中，RLRs能够识别病毒的不同组分，使细胞产生应答，激活不同转录因子，转录和翻译各种干扰素分子和促炎性因子，这些因子能够参与病毒的清除，但是如果免疫反应过度，反而损伤自身机体组织，因此适度的控制免疫反应是保护机体的重要机制之一，但是如何精确调控病毒免疫反应有待于进一步阐明。为了鉴定新的可能参与RIG-I/MDA5介导的NF-κB和IRFs激活过程的包含UBD结构域的蛋白质分子，我们设计了一系列针对这类蛋白质基因的siRNAs（small interferingRNAs）文库，通过下调这些基因表达的mRNA，研究这类蛋白质在病毒dsRNA激活过程中的功能。为了模拟病毒的感染，我们用poly(I:C)作为病毒dsRNA的模拟物，通过脂质体转染的方法激活细胞内受体蛋白质RIG-I/MDA5。用NF-κB-luc和IFN-β-luc这两种报告基因监测信号通路激活的强度。我们发现蛋白质RAD23A能够负调控RIG-I/MDA5信号通路的激活，但是它的同源蛋白质RAD23B不能。此外，通过数据库的检索和体内相互作用实验，我们发现RAD23A和TRAF2在体内存在相互作用，并且能够促进TRAF2的多泛素化，下调TRAF2的蛋白质表达水平。综上所述，我们的研究提示RAD23A可能作为一个新的RIG-I/MDA5信号通路负调控分子，调节机体的抗病毒免疫反应。
【学位授予单位】：吉林大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R392.11
【图文】：

烟曲霉菌,尸体,果蝇,菌丝

吉林大学博士学位论文2图1.1 烟曲霉菌菌丝覆盖的果蝇尸体Figure 1.1 Germinating Hyphes of A. fumigatus on a Dead Drosophila（Lemaitre B et al, Cell, 1996, 86: 973-983）传统观点认为先天性免疫是非特异性的，缺少记忆能力的，能将大部分病原微生物的感染阻挡或消灭在初始阶段，但部分病原体能够成功地突破先天性免疫系统的防御，其中细菌绕过先天性免疫系统的逃避策略包括细菌在宿主细胞内完成增殖，以及在表面产生保护性的荚膜来阻止补体和吞噬细胞的裂解作用，一些微生物能够通过影响吞噬细胞上诱导包被的抗体或者通过模拟宿主细胞来抑制吞噬作用，使得宿主无法将它们识别为外源物质，从而逃避先天性免疫系统的识别。获得性免疫发生在先天性免疫若干天之后，它能够特异性的识别和消除感染，并且能够留下记忆

获得性免疫,病原微生物

在抗原消失后很长时间内保持对这种抗原的记忆，当再接触这种抗原时，能迅速增殖分化，快速产生大量的抗体。先天性免疫和获得性免疫的比较如图1.2：图1.2 先天性免疫和获得性免疫的比较Figure 1.2 comparison of innate and adaptive immunity（Kuby et al. Immunology[M]. 6thed. New York: W.H. Freeman and Company. 2003: 10）先天性免疫和获得性免疫虽然有许多不同之处，但在对付入侵的病原体时，它们又是互相协同作用的。例如，当病原微生物入侵后，首先由先天性免疫做出快速反应，补体系统和吞噬细胞等发挥杀伤作用，同时，这些先天性免疫反应将以抗原呈递的方式传递到获得性免疫系统，激活B细胞和T细胞，特异性杀伤入侵的病原微生物，从而达到协同作用，清除入侵病原微生物的目的。先天性免疫和获得性免疫之间存在的联系是通过细胞水平的信号传导来介导的，因此，机体在细胞水平的免疫反应是目前研

序列,泛素化,泛素

多样的E2-E3连接体系[28]。图1.3为泛素化系统对底物的级联催化反应过程。图1.3 蛋白质的泛素化修饰Figure 1.3 Protein modification pathways for ubiquitin（Bia S. SUMO and Ubiquitin; The Yin and Yang of IGF-1R Function[R]. Stockholm:Karolinska Institutet. 2007: 45）泛素化的第一步是泛素分子被泛素激活酶E1活化，E1酶水解ATP为AMP，使E1活性位点的半胱氨酸和泛素分子C端甘氨酸之间形成二硫键。活化的泛素之后被转移至泛素结合酶E2，这是一个不依赖于ATP的过程。E2酶的催化与E1酶类似，也与泛素形成二硫键。所有已知的E2酶都具有相同的保守球状结构域，同时在其高度保守序列中存在半胱氨酸活性位点。E2酶与某些对泛素化修饰发挥重要作用的酶具有极高的相似性，这些酶被称为泛素结合酶变体（ubiquitin conjugatingenzyme variants, UEVs）[29]。泛素结合酶变体在结构和序列上与E2类似，但它缺?

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