表觀遺傳學(xué)及蛋白修飾在天然免疫中的調(diào)節(jié)作用

表觀遺傳學(xué)及蛋白修飾在天然免疫中的調(diào)節(jié)作用重點(diǎn)提要：viruses 在細(xì)胞內(nèi)被 RIG-Ⅰ識(shí)別后，介導(dǎo)怎樣的信號(hào)傳導(dǎo)通路在RLRs識(shí)別病毒 RNA后，引起 MAVS的活化，進(jìn)而將信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)給下游的 TRAF3、TBK1激酶和IKK-i 復(fù)合體，進(jìn)而磷酸化活化 IRF3/7 ，活化的IRF3/7轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)， 并誘導(dǎo)I型干擾素的產(chǎn)生。而活化的MAVS還可通過(guò)TRAF2/6或者FADD、RIP1、TRADD、Caspase8/10通路將信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)給IKK復(fù)合物，最后導(dǎo)致NF-kB和IkBα復(fù)合物的磷酸化，磷酸化的IkBα從NF-kB上脫落并降解，活化的NF-kB入核促進(jìn)促炎因子和炎性趨化因子的產(chǎn)生[21]。此外，另一種接頭分子STING也可以與RIG-I和MAVS相互作用活化IRF/IFN，很多實(shí)驗(yàn)已經(jīng)證明DNA在刺激IFN產(chǎn)生的過(guò)程中起重要作用，但是STING在RNA病毒刺激細(xì)胞內(nèi)RLR信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)中的作用還不清楚。RIG-I可以被E3泛素化酶調(diào)節(jié)，TRIM25（tripartitemotifcontaining25）作為一個(gè)泛素連接酶可以與RIG-I結(jié)合，對(duì)其CARD結(jié)構(gòu)域的K172賴氨酸殘基進(jìn)行K63連接的泛素化修飾，促進(jìn)RIG-I與MAVS的結(jié)合和信號(hào)通路的活化。此外，E2泛素耦合酶Ubc5（ubiquitin-conjugatingenzyme5）參與活化RIG-I信號(hào)通路，可能參與MAVS下游的IKKγ的K63泛素化，促進(jìn) IKKγ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(fù)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(jìn)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(hào)通路中的各種分子來(lái)抑制 RLR信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)。 除了泛素化蛋白，去泛素化酶（deubiquitinatingenzymes ，DUBs）在RLRs信號(hào)通路中起到重要的負(fù)調(diào)控作用。例如，DUBA可以與TRAF3相互作用，移除 K63泛素鏈，最終使其失去與 TBK1的相互作用，阻止 MAVS下游信號(hào)的轉(zhuǎn)導(dǎo) [26]。去泛素化酶 CYLD（cylindromatosis ）可以直接作用RIG-I去除K63泛素化修飾，抑制干擾素的產(chǎn)生。病毒感染細(xì)胞后往往會(huì)破壞 RLR信號(hào)通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)來(lái)逃避細(xì)胞的免疫應(yīng)答。各種各樣的病毒蛋白已經(jīng)被證實(shí)可以阻止 RLRs識(shí)別病毒RNA，靶向并結(jié)合到 RLR信號(hào)通路中的信號(hào)分子，調(diào)節(jié)或阻止 RLR通路的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)。2蛋白質(zhì)磷酸化和 泛素化修飾 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(guò)程：①靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)， NF-kB以無(wú)活性的潛在狀態(tài)存在于細(xì)胞漿中 ,它與抑制因子 IkB結(jié)合組成一個(gè)三聚體 p50-p65-IkB②在IkBs激酶（IKK）催化IkBs的兩個(gè)保守的絲氨酸殘基磷酸化③IkBs 在SCF-E3泛素化酶復(fù)合體的催化作用下多泛素化而被蛋白酶降解④活化的NF-kB轉(zhuǎn)位到核內(nèi)與與其相關(guān)的 DNA基序結(jié)合以誘導(dǎo)靶基因轉(zhuǎn)錄恢復(fù)靜息過(guò)程：活化的NF-kB快速誘導(dǎo)編碼自身抑制劑 IkBa的基因的轉(zhuǎn)錄新合成的IkBa進(jìn)入細(xì)胞核，使 NF-kB與DNA解離并排出細(xì)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-kB1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-kB亞單位的活性。從前體產(chǎn)生 P50和P52的過(guò)程還沒(méi)有被人完全的理解， 但他需要翻譯時(shí)和翻譯后的蛋白酶的加工處理活動(dòng)。在翻譯的同時(shí)有就會(huì)組成性的產(chǎn)生約等量的

P50和P105，雖然這時(shí)

P50

還沒(méi)有加工完成。

P52

的產(chǎn)生主要但不完全是由于信號(hào)誘導(dǎo)的P100的加工完成的。不像是

IkBa、IkBβ、IkBε的降解，信號(hào)誘導(dǎo)的磷酸化及加工

P100成P52不需要經(jīng)典的 IKK-γ依賴的信號(hào)途徑。 IKK-a和NF-kB誘導(dǎo)激酶（NIK）是必不可少的，但 IKK-β和IKK-γ是不需要的。因而這個(gè)途徑又被稱為非經(jīng)典NF-kB 在細(xì)胞因子誘導(dǎo)的基因表達(dá)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(yīng)蛋白、細(xì)胞因子、細(xì)胞粘附分子、免疫調(diào)節(jié)分子、病毒瘤基因、生長(zhǎng)因子、轉(zhuǎn)錄和生長(zhǎng)調(diào)控因子等。通過(guò)調(diào)控多種基因的表達(dá)， NF-kB參與免疫反應(yīng)、炎癥反應(yīng)、細(xì)胞凋亡、腫瘤發(fā)生等多種生物進(jìn)程。課件要點(diǎn)關(guān)鍵詞索引固有免疫 固有免疫 Vs適應(yīng)性免疫固有免疫工作機(jī)制（ PAMP,PRR,免疫信號(hào)，效應(yīng) 簡(jiǎn)介）固有免疫的調(diào)節(jié)表觀遺傳學(xué)（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(duì)固有免疫信號(hào)的調(diào)節(jié)課件內(nèi)容：一．天然免疫（非特異性免疫，固有免疫）生物體在長(zhǎng)期種系進(jìn)化過(guò)程中形成的一系列防御機(jī)制，在個(gè)體出生時(shí)就具備可對(duì)侵入的病原體迅速應(yīng)答，產(chǎn)生非特異抗感染免疫作用；亦可參與對(duì)體內(nèi)損傷衰老或畸變細(xì)胞的清除，同時(shí)固有免疫在特異性免疫應(yīng)答過(guò)程中也起重要作用。二．固有免疫和適應(yīng)性免疫固有免疫應(yīng)答皮膚黏膜上皮細(xì)胞、 吞噬細(xì)胞、樹參與細(xì)胞 突狀細(xì)胞、NK細(xì)胞、NKT細(xì)胞、γδT細(xì)胞、B1細(xì)胞補(bǔ)體、細(xì)胞因子、抗菌蛋白、酶類效應(yīng)分子物質(zhì)等、穿孔素、顆粒酶 ,FasL作用時(shí)相 即刻~96小時(shí)模式識(shí)別受體、有限多樣性抗原識(shí)識(shí)別受體 別受體，胚系基因直接編碼產(chǎn)生， 較少多樣性直接識(shí)別病原體及其感染的組織細(xì)胞或衰老損傷、畸變細(xì)胞所共有的某識(shí)別特點(diǎn)些高度保守的分子 （如PAMP、紙類/糖脂類抗原）募集活化后迅速產(chǎn)生免疫效應(yīng)， 沒(méi)

適應(yīng)性免疫應(yīng)答αβT細(xì)胞、B2細(xì)胞特異性抗體、細(xì)胞因子等，穿孔素、顆粒酶， FasL96小時(shí)后特異性抗原識(shí)別受體，胚系基因重排后產(chǎn)生，具有高度多樣性識(shí)別APC表面MHC分子提呈的抗原肽或 FDC表面捕獲的抗原分子，具有高度特異性經(jīng)克隆擴(kuò)增和分化，成為效作用特點(diǎn)有免疫記憶功能，不發(fā)生再次應(yīng)答

應(yīng)細(xì)胞后發(fā)揮作用，具有免疫記憶功能，可能發(fā)生再次應(yīng)答維持時(shí)間 較短 較長(zhǎng)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(shí)別： PRR（模式識(shí)別受體）固有免疫信號(hào)：激活細(xì)胞內(nèi)信號(hào)傳遞誘發(fā)對(duì)病原體的抵抗效應(yīng)：產(chǎn)生抗病毒蛋白，細(xì)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(shí)又是人體宿主中沒(méi)有的結(jié)構(gòu)恒定且進(jìn)化保守的分子結(jié)構(gòu)， 而且是病原體中變化較少的主要部分， 比如病毒的雙鏈RNA和細(xì)菌的脂多糖 。細(xì)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病毒、細(xì)菌的核酸成分 ;ssRNA,dsRNA,CpGDNA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(jī)體抵抗微生物有關(guān)的信號(hào)通路，從而產(chǎn)生促炎癥和抗感染相關(guān)的細(xì)胞因子等。PRR主要類型：TLR,toll-like receptors ； CLR,C-type lectin receptors;RLR,RIG-I-likereceotors; NLR,NOD-likereceptors;固有免疫信號(hào)通路1）TLR：TLR介導(dǎo)的信號(hào)通路2）RLR：RIG介導(dǎo)的型號(hào)通路（3） NLR：炎癥因子喜好通路4）效應(yīng)分子：TNFα信號(hào)通路；IFNs信號(hào)通路等5）其他重要的信號(hào)通路：NF-κB信號(hào)通路等誘發(fā)對(duì)病原體的抵抗效應(yīng)1）抗病原體蛋白：促炎癥因子；NF-kB；抗病毒蛋白；ISGs，等2）細(xì)胞因子：TNF-α這類細(xì)胞因子可以觸發(fā)強(qiáng)烈的免疫反應(yīng)，限制病原體的生長(zhǎng)，同時(shí)招募免疫細(xì)胞到機(jī)體感染部位。I型干擾素（IFN-I）不僅能激活抑制病毒復(fù)制、組裝的信號(hào)通路，還能激活獲得性免疫機(jī)制，清除感染病原體。四．固有免疫的調(diào)節(jié)Part1表觀遺傳學(xué)Part2蛋白修飾Part3表觀遺傳學(xué)和蛋白修飾對(duì)固有免疫信號(hào)調(diào)節(jié)1表觀遺傳學(xué)表觀遺傳學(xué)：研究不涉及 DNA序列改變的基因表達(dá)和調(diào)控的可遺傳變化的， 或者說(shuō)是研究從基因演繹為表型的過(guò)程和機(jī)制的一門新興的遺傳學(xué)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(xì)胞分裂過(guò)程中，DNA序列不變的前提下，全基因組的基因表達(dá)調(diào)控所決定的表型遺傳。表觀遺傳學(xué)研究?jī)?nèi)容：基因選擇性轉(zhuǎn)錄表達(dá)的調(diào)控： DNA甲基化，基因組印記，染色質(zhì)重塑，組蛋白共價(jià)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，內(nèi)含子、核糖開關(guān)等。A．DNA甲基化與基因表達(dá)基因調(diào)控元件 (如啟動(dòng)子)所含CpG島中的5mC會(huì)阻礙轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體與 DNA的結(jié)合。啟動(dòng)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(duì)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(gè)沉默基因的重新激活相關(guān)聯(lián)。組蛋白修飾的功能和意義組蛋白修飾是表觀遺傳研究的重要內(nèi)容。組蛋白的N端是不穩(wěn)定的，其延伸至核小體以外，會(huì)受到不同的化學(xué)修飾，這種修飾往往與基因的表達(dá)調(diào)控密切相關(guān)。c.被組蛋白覆蓋的基因如果要表達(dá)，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(fù)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(dá)的負(fù)控制因子。d ．組蛋白修飾的類型1. 乙?；?- 一般與活化的染色質(zhì)構(gòu)型相關(guān)聯(lián)，乙?；?飾大多發(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置和程度。磷酸化--發(fā)生與Ser殘基，一般與基因活化相關(guān)。泛素化--一般是C端Lys修飾，啟動(dòng)基因表達(dá)。（一種類泛素蛋白）化--可穩(wěn)定異染色質(zhì)。其他修飾蛋白修飾常見(jiàn)的類型：磷酸化，甲基化，乙?；?，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GTPγ位的磷酸基轉(zhuǎn)移到底物蛋白質(zhì)氨基酸殘基（絲氨酸、蘇氨酸、酪氨酸）上的過(guò)程，是生物體內(nèi)一種普遍的調(diào)節(jié)方式，在細(xì)胞信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)的過(guò)程中起重要作用。絲裂原活化蛋白激酶（ MAPK）：蛋白泛素化修飾類型和作用：?jiǎn)畏核鼗∕ono-Ub）：內(nèi)吞作用，蛋白轉(zhuǎn)運(yùn)，DNA修復(fù)，組蛋白調(diào)節(jié)多位點(diǎn)單泛素化（Multi-Ub）：內(nèi)吞作用多聚泛素化（Poly-Ub）K63 ：內(nèi)吞作用，DNA修復(fù)，信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)； K48 ：蛋白酶體途徑降解線性多聚泛素化： NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)泛素化蛋白酶體系統(tǒng)（ UPS）E1 ：泛素激活酶 E2 ：泛素結(jié)合酶 E3 ：泛素-蛋白連接酶 DUB：去泛素化酶3．表觀遺傳和蛋白修飾對(duì)固有免疫信號(hào)的調(diào)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(shí)別，H2B組蛋白的修飾會(huì)影響免疫應(yīng)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(guò)程，感染病毒的細(xì)胞會(huì)導(dǎo)致核小體沉積， 因?yàn)椴《净蚪M組蛋白 H3抑制性K9甲基化。磷酸化/泛素化和固有免疫信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)toll樣受體信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo) RIG-I 樣受體細(xì)胞因子信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)TNF- α信號(hào)通路：TNF-α蛋白是 PRR受體激活天然免疫系統(tǒng)后機(jī)體產(chǎn)生的主要效應(yīng)分子之一。．NF-κB信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)NF-κB:

核因子活化

B細(xì)胞κ輕鏈增強(qiáng)子bIFNsIFNs

轉(zhuǎn)錄因子復(fù)合體。幾乎存在于所有類型的動(dòng)物細(xì)胞中并參與細(xì)胞對(duì)諸多刺激的響應(yīng)。該信號(hào)參與了許多生理病理過(guò)程： 炎癥反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞存活等。在針對(duì)感染的免疫反