Nat Comm∣陳帥/黃文林合作組揭示炎症調控新機制

導 讀

近日，中山大學腫瘤防治中心陳帥教授課題組與黃文林教授等合作，在Nature Communications雜誌在線發表題為Cyclophilin J limits inflammation through the blockage of ubiquitin chain sensing的研究論文，揭示了一個脯氨酸異構酶cyclophilin J能夠競爭性阻斷TAB2/3與K63型泛素鏈的結合，對於維持天然免疫應答的平衡具有重要作用。

研究背景

天然免疫是機體抵禦外界微生物入侵的第一道防線。當感染髮生時，宿主細胞的模式識別受體能夠識別微生物的病原相關分子模式或損傷相關分子模式，進而啟動下游NF-κB、JNK、p38等信號通路，誘導炎症發生。天然免疫應答過強或不足都會對機體產生危害。泛素在天然免疫應答和炎症中發揮著重要的調節作用。

2011年北京生命科學研究所邵峰院士課題組在Nature雜誌報道了大腸桿菌NleE蛋白能夠通過III型分泌系統進入宿主細胞，並催化TAB2/3的NZF結構域發生半胱氨酸殘基的甲基化修飾，從而阻斷NZF與K63型泛素鏈的結合，抑制NF-κB信號通路和炎性細胞因子表達，是大腸桿菌逃逸宿主免疫監視的重要機制。然而是否存在宿主蛋白能夠調控該「泛素感受」過程目前尚未知曉。

親環素（Cyclophilin）是脯氨酸順反異構酶（PPIase）蛋白家族中的一族，能夠催化多肽鏈中脯氨醯胺鍵的順反異構，它們一般都能與免疫抑製劑環孢菌素A（Cyclosporine A，CsA）結合併受其抑制。Cyclophilin J（CYPJ）是陳帥教授在復旦大學就讀博士期間參與克隆的一個Cyclophilin家族新成員。

研究內容概覽

本研究中，科研人員通過在293T細胞中篩選對NF-κB熒光素酶報告質粒有調控作用的蛋白，發現CYPJ及其家族成員CYPA參與了天然免疫應答的負調控，並且這種抑制作用與其PPIase活性無關。

當NF-κB信號通路被TNF、LPS、VSV等激活的時候，雖然CYPJ轉錄水平不發生改變，但蛋白水平明顯上調，呈現一種負反饋的調節方式。通過Co-IP和GST pull-down實驗，研究人員發現CYPJ特異性地與TAB2和TAB3發生相互作用，並且CYPJ的C端肽段與TAB2/3的NZF結構域直接結合。CYPJ與TAB2/3的NZF結構域直接相互作用，競爭性拮抗K63型泛素鏈與TAB2/3蛋白的結合，導致K63型泛素鏈傳遞受阻，信號通路傳遞中斷。

Fig1：The C-terminal of CYPJ interacts with TAB2 and TAB3

此外，通過CRISPR/Cas9技術構建Cypj敲除（knock out，KO）小鼠，採用兩種炎症模型對CYPJ在體內的功能進行驗證：LPS誘導系統性炎性和DSS誘導腸炎。KO小鼠均表現出更強烈的炎症反應，死亡時間明顯縮短，組織損傷更為嚴重。體外體內實驗一致表明，CYPJ是NF-κB信號通路的新型負反饋調控因子，在炎症消退過程中發揮重要作用。

Fig 2：Cypj protects mice from lethal acute inflammation and DSS-colitis

結語

脯氨酸異構酶 Cyclophilin J（CYPJ）是陳帥教授在復旦大學就讀博士期間參與克隆的一個Cyclophilin家族新成員，本研究成功揭示了CYPJ能夠競爭性阻斷TAB2/3與K63型泛素鏈的結合，對於維持天然免疫應答的平衡具有重要作用。

中山大學腫瘤防治中心盛春姐博士後為論文的第一作者，陳帥教授為論文的通訊作者；中山大學腫瘤防治中心黃文林教授、徐大志教授、廣東藥科大學陳宏遠教授、美國梅奧診所黃浩傑教授等也為論文做出了重要貢獻。

Title:Cyclophilin J limits inflammation through the blockage of ubiquitin chain sensing.

Abstract

Maintaining innate immune homeostasis is important for individual health. Npl4 zinc finger (NZF) domain-mediated ubiquitin chain sensing is reported to function in the nuclear factor-kappa B (NF-κB) signal pathway, but the regulatory mechanism remains elusive. Here we show that cyclophilin J (CYPJ), a member of the peptidylprolyl isomerase family, is induced by inflammation. CYPJ interacts with the NZF domain of transform growth factor-β activated kinase 1 binding protein 2 and 3 as well as components of the linear ubiquitin chain assembly complex to block the binding of ubiquitin-chain and negatively regulates NF-κB signaling. Mice with Cypj deficiency are susceptible to lipopolysaccharide and heat-killed Listeria monocytogenes-induced sepsis and dextran sulfate sodium-induced colitis. These findings identify CYPJ as a negative feedback regulator of the NF-κB signaling pathway, and provide insights for understanding the homeostasis of innate immunity.。

本期編輯：Hantavirus

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