表觀遺傳學及蛋白修飾在天然免疫中的調(diào)節(jié)作用

1、表觀遺傳學及蛋白修飾在天然免疫中的調(diào)節(jié)作用重點提要：1 .dsRNA viruses在細胞被RIG-1識別后，介導怎樣的信號傳導通路？在RLRS識別病毒RNA后，引起MAVS的活化，進而將信號轉(zhuǎn)導給下游的TRAF3、TBK1 激酶和IKK-i復合體，進而磷酸化活化IRF3/7 ,活化的IRF3/7轉(zhuǎn)移至細胞核，并誘導I型 干擾素的產(chǎn)生。而活化的MAVS還可通過TRAF2/6或者FADD、RIP1、TRADD、Caspase 8 /10通路將信號轉(zhuǎn)導給IKK復合物，最后導致NF-kB和IkBQ復合物的磷酸化，磷酸化的IkB Q從NF-kB上脫落并降解，活化的NF-kB入核促進促炎因子和炎性趨化因

2、子的產(chǎn)生21。此 外，另一種接頭分子STING也可以與RIGI和MAVS相互作用活化IRF/IFN,很多實驗已經(jīng) 證明DNA在刺激IFN產(chǎn)生的過程中起重要作用，但是STING在RNA病毒刺激細胞RLR信 號轉(zhuǎn)導中的作用還不清楚。RIG-I可以被E3泛素化酶調(diào)節(jié)，TRIM25 (tripartite motif containing 25)作為一個泛素連接酶可以與RIG-I結(jié)合，對其CARD結(jié)構(gòu)域的K172賴氨 酸殘基進行K63連接的泛素化修飾，促進RIG-I與MAVS的結(jié)合和信號通路的活化。此 外，E2 泛素 耦合酶 Ubc5 (ubiquitin-conjugating enzymes)參與

3、活化 RIG-I 信號通路， 可能參與MAVS下游的IKKy的K63泛素化,促進IKKy招募TBK1和IRF/NF-kB的活化TRIM25 和Ubc5并不參與MDA5的泛素化。同樣RIG-I通路也可被泛素化負調(diào)控，E3泛素酶 RNF125可以將K48泛素鏈結(jié)合到RIG-I和MDA5上，促進它們被蛋白酶體降解24。這些 結(jié)論證明K48位泛素化修飾可以作用于信號通路中的各種分子來抑制RLR信號通路的轉(zhuǎn)導。 除了泛素化蛋白，去泛素化酶(deubiquitinoting enzymes, DUBs)在RLRs信號通路中 起到重要的負調(diào)控作用。例如，DUBA可以與TRAF3相互作用，移除K63泛素鏈，最

4、終使 其失去與TBK1的相互作用，阻止MAVS下游信號的轉(zhuǎn)導26。去泛素化酶CYLD (cylindromatosis)可以直接作用RIGI去除K63泛素化修飾，抑制干擾素的產(chǎn)生。病毒 感染細胞后往往會破壞RLR信號通路的轉(zhuǎn)導來逃避細胞的免疫應答。各種各樣的病毒蛋白 已經(jīng)被證實可以阻止RLRS識別病毒RNA,靶向并結(jié)合到RLR信號通路中的信號分子，調(diào) 節(jié)或阻止RLR通路的信號轉(zhuǎn)導。2蛋白質(zhì)磷酸化和泛秦化修飾在NF-KB活化通路中的意義？(1) 經(jīng)典的NF-kB活化途徑的活化過程： 靜止狀態(tài)時，NF-kB以無活性的潛在狀態(tài)存在于細胞漿中,它與抑制因子IkB結(jié)合組成 個三聚體p50-p65-lkB

5、 在IkBs激酶(IKK)催化IkBs的兩個保守的絲氨酸殘基磷酸化 IkBs在SCF-E3泛素化酶復合體的催化作用下多泛素化而被蛋白酶降解 活化的NF-kB轉(zhuǎn)位到核與與其相關(guān)的DNA基序結(jié)合以誘導靶基因轉(zhuǎn)錄 恢復靜息過程：活化的NF-kB快速誘導編碼自身抑制劑IkB。的基因的轉(zhuǎn)錄新合成的IkBa進入細胞核，使NF-kB與DNA解離并排出細胞核，等待重新激活(2) 非經(jīng)典的，替代的或者新的NF-kB活化途徑：廣泛的IkBs家族也包括P50和P52前體形式的NF-kB 1和NF-kB2,分別是P105和P100。 除了 P50和P52序列外，這些前體還包括IkB樣的錨蛋白區(qū)，它抑制與其相關(guān)的NF-

6、kB 亞單位的活性。從前體產(chǎn)生P50和P52的過程還沒有被人完全的理解，但他需要翻譯 時和翻譯后的蛋白酶的加工處理活動。在翻譯的同時有就會組成性的產(chǎn)生約等量的P50 和P105,雖然這時P50還沒有加工完成。P52的產(chǎn)生主要但不完全是由于信號誘導的 P100的加工完成的。不像是IkB。、IkBp、lkB的降解，信號誘導的磷酸化及加工P100 成P52不需要經(jīng)典的IKK-y依賴的信號途徑。IKK-a和NF-kB誘導激酶（NIK）是必不 可少的，但IKK-p和IKK-y是不需要的。因而這個途徑又被稱為非經(jīng)典NF-kB在細胞因子誘導的基因表達中起關(guān)鍵性的調(diào)控作用，它調(diào)控的基因編碼急性 期反應蛋白、細

7、胞因子、細胞粘附分子、免疫調(diào)節(jié)分子、病毒瘤基因、生長因子、轉(zhuǎn)錄 和生長調(diào)控因子等。通過調(diào)控多種基因的表達，NF-kB參與免疫反應、炎癥反應、細胞 凋亡、腫瘤發(fā)生等多種生物進程。3課件要點關(guān)鍵詞索引固有免疫 固有免疫Vs適應性免疫固有免疫工作機制（PAMP,PRR,免疫信號，效應 簡介）固有免疫的調(diào)節(jié)表觀遺傳學（DNA甲基化，組蛋白修飾）蛋白修飾（磷酸化，泛素化）表觀遺傳和蛋白修飾對固有免疫信號的調(diào)節(jié)課件容：-天然免疫（非特異性免疫，固有免疫）1生物體在長期種系進化過程中形成的一系列防御機制，在個體出生時就具備2可對侵入的病原體迅速應答，產(chǎn)生非特異抗感染免疫作用；3亦可參與對體損傷衰老或畸變細胞

8、的清除，同時固有免疫在特異性免疫應答過程中也 起重要作用。二.固有免疫和適應性免疫固有免疫應答適應性免疫應答參與細胞皮膚黏膜上皮細胞、吞噬細胞、樹 突狀細胞、NK細胞、NKT細胞、y6T 細胞、B1細胞QpT細胞、B2細胞效應分子補體、細胞因子、抗菌蛋白、酶類 物質(zhì)等、穿孔素、顆粒酶,FOSL特異性抗體、細胞因子等， 穿孔素、顆粒酶,FOSL作用時相即刻96小時96小時后識別受體模式識別受體、有限多樣性抗原識 別受體，胚系基因直接編碼產(chǎn)生，較少 多樣性特異性抗原識別受體，胚系 基因重排后產(chǎn)生，具有高度多樣 性識別特點直接識別病原體及其感染的組織 細胞或衰老損傷、螢變細胞所共有的某 些高度保守的

9、分子（如PAMP、紙類/ 糖脂類抗原）識別APC表面MHC分子提 呈的抗原肽或FDC表面捕獲的 抗原分子，具有高度特異性作用特點募集活化后迅速產(chǎn)生免疫效應，沒 有免疫記憶功能，不發(fā)生再次應答經(jīng)克隆擴增和分化，成為效 應細胞后發(fā)揮作用，具有免疫記 憶功能，可能發(fā)生再次應答維持時間較短較長三. 固有免疫如何工作1病原體成分：PAMP (病原體相關(guān)模式分子)2固有免疫識別：PRR (模式識別受體)3固有免疫信號：激活細胞信號傳遞4誘發(fā)對病原體的抵抗效應：產(chǎn)生抗病毒蛋白，細胞因子1PAMP:病原體相關(guān)模式分子：病原體生存所必須的、同時又是人體宿主中沒有的結(jié) 構(gòu)恒定且進化保守的分子結(jié)構(gòu)，而旦是病原體中變

10、化較少的主要部分，比如病毒 的雙鏈RNA和細菌的脂多糖。細菌胞壁中的糖類和脂類；(G+的脂多糖LPS,酵母菌的甘露糖，等)PAMPs 一_病毒、細菌的核酸成分；(ssRNA. dsRNA, CpG DNA 等)2PRR： PRR是一類與PAMP相結(jié)合的人體受體。它們能激活各種與機體抵抗微生物有 關(guān)的信號通路，從而產(chǎn)生促炎癥和抗感染相關(guān)的細胞因子等。PRR主要類型：TLR, toll-like receptors;CLR, C-type lectin receptors;RLR, RIG-l-like receotors;NLR, NOD-like receptors;3固有免疫信號通路(1)

11、TLR: TLR介導的信號通路(2) RLR: RIG介導的型號通路(3) NLR:炎癥因子喜好通路(4) 效應分子：TNFO信號通路；IFNS信號通路等(5) 其他重要的信號通路：NF-kB信號通路等4誘發(fā)對病原體的抵抗效應(1) 抗病原體蛋白：促炎癥因子；NF-kB;抗病毒蛋白；ISGs,等(2) 細胞因子：TNF-a這類細胞因子可以觸發(fā)強烈的免疫反應，限制病原體的生長，同時招募免 疫細胞到機體感染部位。I型干擾素(IFN-I)不僅能激活抑制病毒復制、組裝的信號通路，還能激活獲得性 免疫機制，清除感染病原體。四. 固有免疫的調(diào)節(jié)Parti表觀遺傳學Part2蛋白修飾Part3表觀遺傳學和蛋

12、白修飾對固有免疫信號調(diào)節(jié)1表觀遺傳學表觀遺傳學：研究不涉及DNA序列改變的基因表達和調(diào)控的可遺傳變化的，或者說 是研究從基因演繹為表型的過程和機制的一門新興的遺傳學分支。表觀遺傳:所謂表觀遺傳就是不基于DNA差異的核酸遺傳。即細胞分裂過程中.DNA序列不變的前提下，全基因組的基因表達調(diào)控所決定的表型遺傳。表觀遺傳學研究容：基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達的調(diào)控：DNA甲基化，基因組印記，染色質(zhì)重塑，組蛋白共價修 飾?；蜣D(zhuǎn)錄后的調(diào)控：基因組中非編碼RNA,微小RNA,反義RNA,含子、核糖開關(guān)等。A. DNA甲基化與基因表達基因調(diào)控元件（如啟動子）所含CpG島中的5mC會阻礙轉(zhuǎn)錄因子復合體與DNA 的結(jié)合。

13、啟動子區(qū)域的CpG島一般是非甲基化狀態(tài)的，非甲基化狀態(tài)對相關(guān)基因的轉(zhuǎn)錄 是必須的。DNA甲基化一般與基因沉默相關(guān)聯(lián)；非甲基化一般與基因的活化相關(guān)聯(lián)；而去甲基化往往與一個沉默基因的重新激活相關(guān)聯(lián)。B. 組蛋白修飾的功能和意義Q.組蛋白修飾是表觀遺傳研究的重要容。b.組蛋白的N端是不穩(wěn)定的，其延伸至核小體以外，會受到不同的化學修飾， 這種修飾往往與基因的表達調(diào)控密切相關(guān)。C. 被組蛋白覆蓋的基因如果要表達，首先要改變組蛋白的修飾狀態(tài),使其與DNA 的結(jié)合由緊變松，這樣靶基因才能與轉(zhuǎn)錄復合物相互作用。因此，組蛋白是重 要的染色體結(jié)構(gòu)維持單元和基因表達的負控制因子。d.組蛋白修飾的類型1 乙酰化- 一

14、般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型相關(guān)聯(lián)，乙?；揎棿蠖喟l(fā)生在H3、H4的Lys殘基上。2甲基化-發(fā)生在H3、H4的Lys和Asp殘基上，可以與基因抑制有關(guān)， 也可以與基因的激活相關(guān)，這往往取決于被修飾的位直和程度。3磷酸化-發(fā)生與Ser殘基，一般與基因活化相關(guān)。4.泛素化般是C端Lys修飾，啟動基因表達。 5.SUMO （一種類泛素蛋白）化可穩(wěn)定異染色質(zhì)。6其他修飾2蛋白修飾常見的類型：磷酸化，甲基化，乙酰化，泛素化A. 磷酸化：蛋白質(zhì)磷酸化：指由蛋白激酶催化的把ATP或GTPy位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物 矍白質(zhì)氨基酸殘基（絲氨酸、氨酸、酪氨酸）上的過程，是生物體一種普遍的調(diào)節(jié)方 式，在細胞信號轉(zhuǎn)導的過程中起重

15、要作用。絲裂原活化蛋白激酶（MAPK）:支子子H絲分till相GPCR麗3、MAPKGPCR. 子kj生冀*子空*Bl子. il 分 HBIQGPCR生長.分化#0密會尖aOUTN亡!分化B. 蛋白泛素化修飾類型和作用：單泛素化(Mono-Ub):吞作用，蛋白轉(zhuǎn)運，DNA修復，組蛋白調(diào)節(jié)多位點單泛素化(Multi-Ub):吞作用多聚泛素化(Poly-Ub)K63:吞作用，DNA修復，信號轉(zhuǎn)導； K48:蛋白酶體途徑降解 線性多聚泛素化：NF-kB信號轉(zhuǎn)導泛素化蛋白酶體系統(tǒng)(UPS)El：泛素激活酶E2:泛素結(jié)合酶 E3:泛素-蛋白連接酶 DUB:去泛素化3.表觀遺傳和蛋白修飾對固有免疫信號的調(diào)

16、節(jié)(】)表觀遺傳和固有免疫組蛋白H2B參與病毒和宿主源性DNA的識別，H2B組蛋白的修飾會影響免 疫應答。例如皰疹病毒，核染色質(zhì)的修飾可以調(diào)節(jié)病毒的潛伏期和再活化的循環(huán)過程, 感染病毒的細胞會導致核小體沉積，因為病毒基因組組蛋白H3抑制性K9甲 基化。(2)磷酸化/泛素化和固有免疫A. TLR信號轉(zhuǎn)導toll樣受體B. RLR信號轉(zhuǎn)導RIGI樣受體C細胞因子信號轉(zhuǎn)導TNF-O信號通路：TNF9堂白是PRR受體激活天然免疫系統(tǒng)后機體產(chǎn)生的 主要效應分子之一。a. NF-kB信號轉(zhuǎn)導NF-kB：核因子活化B細胞k輕鏈增強子轉(zhuǎn)錄因子復合體。幾乎存在于所有類型的動物細胞中并參與細胞對諸多刺激的響應。 該信號參與了許多生理病理過程：炎癥反應、免疫反應、細胞存活等。在針對感染的免