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曹雪涛院士《Blood》文章发表重要研究进展
【字体: 大 中 小 】 时间:2007年07月27日 来源:生物通
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研究人员发现新型的Rab蛋白——Rab7高度同源的新小G蛋白在Toll样受体4(Toll–like receptor 4,TLR4)信号途径中的重要作用:促进TLR4转移至溶酶体降解。为进一步解析TLR4的信号传导,以及Toll蛋白样受体的作用机制提出了新的方向,这一研究成果公布在国际著名刊物《Blood》上。
领导这一研究的是曹雪涛院士,其早年毕业于第二军医大学,现任第二军医大学副校长和免疫学研究所所长、教授。他对树突状细胞(DC)的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗开展了比较系统深入的创新性基础研究和临床应用研究;发现了一种具有重要免疫调控功能的新型DC亚群,且发现成熟DC在基质作用下能进一步增殖和分化,论文发表于Nature Immunology;提出了DC的免疫调控新机制并发现其具有两类新的功能。从人DC cDNA文库中自主发现多条全长新基因并研究了其中20余条的功能,发现的12种新分子获得HUGO命名。提出了免疫与基因治疗肿瘤的新途径并开展了其应用研究。
原文摘要:
Blood, 1 August 2007, Vol. 110, No. 3, pp. 962-971.
Prepublished online as a Blood First Edition Paper on March 29, 2007; DOI 10.1182/blood-2007-01-066027.
Lysosome-associated small Rab GTPase Rab7b negatively regulates TLR4 signaling in macrophages by promoting lysosomal degradation of TLR4
[Abstract]
Toll蛋白样受体(TLR)是细胞表面一类受体,它在炎症、免疫、病源体识别中都起着十分重要的作用。因此参与许多疾病的发病过程,与传染病、肿瘤、心血管病、自身免 疫性疾病、过敏等都有着密切关系。它亦是研究和开发新药的一个新的靶点,故受到国际医学生物学广泛关注。
这种Toll受体是在研究果蝇胚胎腹背侧体轴形成过程中新发现的一种介导机体天然免疫(innate immunity)的受体蛋白。因其结构、功能及信号转导途径均与白介素-1受体(IL-1R)类似,故统归于Toll/IL-1R受体家族。哺乳动物Toll受体称为Toll样受体(Toll like receptors, TLRs)。迄今为止,10种人类TLRs(human TLRs,hTLRs)已被先后发现。
TLR家族中最重要的成员便是Toll样受体4(Toll–like receptor 4,TLR4),在CD14和MD-2的协助下,其可作为LPS的受体。TLR4在外周血单核细胞上表达,并在激活后上调表达。主要在MD-2分子出现(一种小的分泌蛋白,在TLR+细胞对LRS作出有效应答后出现)。此分子可发挥信号传导的功能。
而且TLR4因其主要介导内毒素损伤细胞作用而备受关注。TLR4主要在髓源性细胞表达,可介导LPS等致病因子引发的致炎细胞因子释放过程,进而激活抗病原通路,直接去除病原体;同时也可引起组织损伤。Ken-ichiro等(2000)发现小鼠TLR4(mTLR4)的一种剪接异构体,并称之为可溶性mTLR4(soluble mTLR4, smTLR4)。与mTLR4功能相反,smTLR4能有效抑制LPS刺激引起的NF-kB活化和TNF-a的生成。因此,smTLR4/mTLR4平衡可能对炎症反应的发生或消退具有重要意义。已有的研究发现,TLR4是LPS诱导细胞产生血红素氧合酶(Heme oxygenase,HO)的主要受体。HO由Tenhunen 等于1968首次发现存在于微粒体中的血红素代谢限速酶。目前认为HO存在三种亚型,诱导型HO称之为HO-1,可以被各种应激刺激诱导于全身组织广泛表达。HO-1除催化血红素产生一氧化碳(CO)、胆绿素和铁离子等物质参与机体生理或病理生理反应外,它本身也是一种急性期反应蛋白,即热休克蛋白32(HSP32),参与抗氧化、抗炎症等功能。不难理解,TLR4是LPS引发HO-1合成和分泌,乃至炎症发生、发展的关键点(checkpoint)。
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但是未得以控制的TLR4激活也许会导致自身免疫(autoimmune)性疾病和炎症疾病的发生。TLR4从血浆膜(plasma membrane)传送到内体(endosome),帮助泛素化(ubiqutination),和传送到溶酶体(lysosome)中,用以降解。TLR4表达的降低,或者TLR4降解的增多对于TLR4信号途径而言是十分重要的。
曹雪涛教授等人之前的研究发现了一个溶酶体相关的小鸟嘌呤核甘三磷酸酶(small guanosine triphosphatase,GTPase),而王玉珍等人之前研究围绕着新型的Rab蛋白——Rab7,这种蛋白7定位于溶酶体,调控蛋白从早期内体到晚期内体或晚期内体到溶酶体的转运。
近年来的研究表明,Rab7参与多种受体的转运及信号转导过程。他们自主克隆到的一个新的小G蛋白:Rab7b,与Rab7高度同源,也定位于溶酶体,特异性地表达在单核细胞系。
TLRs主要分布在单核细胞如巨噬细胞和树突状细胞,因此设想Rab7b可能参与TLRs的信号转导。之前的课题中,他们研究了小G蛋白mRab7b在巨噬细胞TLRs信号转导中的调控作用。
在这篇文章中,研究人员证明了Rab7b可以通过促进TLR4的降解负调控许多因子,包括脂多糖诱导的肿瘤坏死因子(tumor necrosis factor,TNF),IL-6,一氧化氮,IFN-ß,以及LPS诱导的丝裂素(mitogen)激活蛋白激酶,细胞核因子Rab7b
B,IFN调控因子3信号途径。
并且Rab7b定位在LAMP-1阳性亚细胞室中,在施用了LPS治疗后与TLR4共定位,降解TLR4的蛋白质水平,这些说明Rab7b是TLR4信号途径的负调控因子,功能是促进TLR4转移至溶酶体降解。
(生物通:张迪)
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内体(endosome)
内体有初级内体(early endosome)和次级内体(late endosome)之分, 内体的主要特征是酸性的、不含溶酶体酶的小囊泡。初级内体是由于细胞的内吞作用而形成的含有内吞物质的膜结合的细胞器。
次级内体中的pH呈酸性, 且具有分拣作用。内体膜上具有ATPase-H+ 质子泵,利用H+ 质子的浓度,保证了内部pH的酸性(见下图)。
附:
曹雪涛
山东省济南市人,1964 年生,1986年毕业于第二军医大学,现任第二军医大学副校长和免疫学研究所所长、教授。中国工程院院士。曹雪涛对树突状细胞(DC)的免疫学和肿瘤的免疫与基因治疗开展了比较系统深入的创新性基础研究和临床应用研究。发现了一种具有重要免疫调控功能的新型DC亚群,且发现成熟DC在基质作用下能进一步增殖和分化,论文发表于Nature Immunology;提出了DC的免疫调控新机制并发现其具有两类新的功能。从人DC cDNA文库中自主发现多条全长新基因并研究了其中20余条的功能,发现的12种新分子获得HUGO命名。提出了免疫与基因治疗肿瘤的新途径并开展了其应用研究。以通讯作者在SCI收录杂志发表论文112篇,此外,与国内外学者合作在Nat Med等发表SCI收录论文7篇,上述论文被SCI他引833次。编写和共同主编专著3部,参编10部。第一完成人获国家自然科学二等奖1项(2003)、上海市科技进步一等奖1项(2001)、军队科技进步一等奖1项(1998)和二等奖2项(1992,2000)、国家II类新药证书2个、获得授权的国家发明专利10项。指导的4名博士生获得全国优博论文。
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