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中性粒细胞识别DNA分子机制

日期:2015-03-05 00:00:00

中性粒细胞是天然免疫反应的第一道防线,当感染或炎症反应发生时,中性粒细胞总是第一时间出现在病发区域。目前已知的触发天然免疫反应的感受元件以TLR为代表,它们可以识别来自病原微生物的特异性分子,从而引发下游的信号传递过程。在DNA识别的研究领域,已经有研究发现TLR9可以识别CpG甲基化的DNA序列,AIM2可以识别双链的DNA从而引发下游的炎症小体的激活,IFI16可以识别B型DNA引发I型干扰素的产生,还有最近发现的cGAS可以识别胞内的DNA引发抗病毒免疫反应,等等。最近,中国科学院生物物理研究所范祖森课题组在《nature immunology》杂志在线发表了它们关于中性粒细胞识别微生物DNA的分子机制的研究。

 
首先,编辑通过流式细胞术,real-time PCR以及WB技术发现了中性粒细胞稳定表达一类叫做sox2的转录因子,而且这一类因子在别的类型的细胞中并不表达,另外,通过亚细胞定位的手段,编辑发现sox2分布于胞内核外的胞浆中。之后,编辑培育了中性粒细胞特异性缺失sox2的sox2-/-小鼠,初步检测确认sox2-/-小鼠与野生型小鼠其中性粒细胞的含量以及形态特征并没有差异。之后编辑向突变体小鼠与野生型小鼠分别进行李斯特菌的感染试验(之前的研究已经清楚李斯特菌在其它类型的细胞中是通过DNA 感应的方式触发免疫反应)。结果显示,突变体小鼠受到李斯特菌感染的影响明显高于对照组,体现在:小鼠寿命缩短,细菌数量上升,细胞因子分泌降低等等。编辑进一步向中性粒细胞中导入细菌的DNA,结果显示DNA的导入能够引起TNF-a,IL-6,IL-1b的分泌,但并不引起I型干扰素的分泌。
 
以上实验暗示了sox-2与产生干扰素的信号通路彼此独立。为了验证这一猜想,编辑进一步构建了抗病毒免疫反应中干扰素产生的关键信号分子 STING的突变小鼠。实验显示:突变体小鼠与野生型小鼠的中性粒细胞在细菌DNA刺激时均有相似程度的TNF-a,IL-6以及IL-1b的分泌,而且两者的中性粒细胞均布产生I型干扰素(与巨噬细胞不同)。以上实验结果验证了sox-2在中性粒细胞中的作用与I型干扰素产生并无关联。之后,编辑通过体外生化实验发现sox2能够与细菌DNA发生直接相互作用。而且这一相互作用是依赖于特定的DNA序列,并且依赖于sox2内部的HMG结构域。这一相互作用直接影响了下游的细胞因子的分泌。然后,编辑进一步证明了sox2在与DNA结合后会与TAB2发生相互作用,从而进一步与TAK1发生结合,这一过程依赖于sox2的二聚化。之后编辑证明了TAK的激活位于sox2的下游,因为TAK的失活能够抑制sox2的引起的免疫反应。综上,编辑通过一系列实验证明了sox2是一类中性粒细胞特异性的细菌DNA感应分子。

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