表观遗传学及蛋白修饰在天然免疫中的调节作用

1、表观遗传学及蛋白修饰在天然免疫中的调节作用重点提要：viruses 在细胞内被RIG- I识别后，介导怎样的信号传导通路在RLRs识别病毒 RNA后，引起 MAVS的活化，进而将信号转导给下游的TRAF3 TBK1激酶和IKK-i复合体，进而磷酸化活化IRF3/7 ,活化的IRF3/7转移至细胞核内，并诱导I型干扰素的产生。 而活化的 MAVS2可通过 TRAF2/6或者FADD RIP1、TRADD Caspase 8 /10 通路将信号转导给IKK复合物，最后导致 NF-kB和IkB a复合物的磷酸化，磷酸化的IkB a从NF-kB上脱落并降解，活化的NF-kB入核促进促炎因子和炎性趋化因

2、子的产生21。此外，另一种接头分子 STING也可以与RIG-I和MAVS互作用活化IRF/IFN ,很多实验已经证明 DNAft刺激IFN产生的过程中起重要作用，但是STING在RNAW毒刺激细胞内 RLR信号转导中的作用还不清楚。 RIG-I可以被E3泛素化酶调节，TRIM25(tripartite motif containing 25)作为一个泛素连接酶可以与RIG-I结合，对其CARD吉构域的K172赖氨酸残基进行 K63连接的泛素化修饰，促进RIG-I与MAVS勺结合和信号通路的活化。此外，E2泛素耦合酶 Ubc5 (ubiquitin-conjugating enzyme5 )参

3、与活化 RIG-I 信号通路，可能参与MAVST游的IKK 丫的K63泛素化，促进IKK 丫招募TBK1和IRF/NF-kB的活化。TRIM25和Ubc5并不 参与MDA5勺泛素化。同样RIG-I通路也可被泛素化负调控， E3泛素酶RNF125可以将K48泛素链结合到 RIG-I和MDA5i,促进它们被蛋白酶体降解 24。这些结论证明 K48位泛素 化修饰可以作用于信号通路中的各种分子来抑制RLR信号通路的转导。除了泛素化蛋白，去泛素化酶(deubiquitinating enzymes , DUBs在RLRs信号通路中起到重要的负调控作 用。例如，DUBAT以与TRAF阱目互作用，移除 K6

4、3泛素链，最终使其失去与 TBK1的相互作 用，阻止 MAVST游信号的转导26。去泛素化酶 CYLD (cylindromatosis )可以直接作用 RIG-I去除K63泛素化修饰，抑制干扰素的产生。病毒感染细胞后往往会破坏RLR信号通路的转导来逃避细胞的免疫应答。各种各样的病毒蛋白已经被证实可以阻止RLRs识别病毒RNA靶向并结合到RLR信号通路中的信号分子，调节或阻止RLR通路的信号转导。2蛋白质磷酸化和 泛素化修饰 在NF-KB活化通路中的意义(1)经典的NF-kB活化途径的活化过程:静止状态时，NF-kB以无活性的潜在状态存在于细胞浆中，它与抑制因子IkB结合组成一个三聚体 p50

5、-p65-IkB 在IkBs激酶（IKK）催化IkBs的两个保守的丝氨酸残基磷酸化IkBs在SCF-E3泛素化酶复合体的催化作用下多泛素化而被蛋白酶降解活化的NF-kB转位到核内与与其相关的DNA基序结合以诱导靶基因转录恢复静息过程：活化的NF-kB快速诱导编码自身抑制剂 IkBa的基因的转录新合成的IkBa进入细胞核，使 NF-kB与DNAB离并排出细胞核，等待重新激活（2）非经典的，替代的或者新的NF-kB活化途径：广泛的IkBs家族也包括 P50和P52前体形式的 NF-kB1和NF-kB2,分另是P105和P100。除了 P50和P52序列外，这些前体还包括IkB样的锚蛋白区，它抑制与

6、其相关的NF-kB亚单位的活性。从前体产生P50和P52的过程还没有被人完全的理解，但他需要翻译时和翻译后的蛋白酶的加工处理活动。在翻译的同时有就会组成性的产生约等量的P50和P105,虽然这时 P50还没有加工完成。P52的产生主要但不完全是由于信号诱导的P100的加工完成的。不像是IkBa、IkB 3、IkB e的降解，信号诱导的磷酸化及加工P100成P52不需要经典的IKK- 丫依赖的信号途径。IKK-a和NF-kB诱导激酶（NIK）是必不 可少的，但IKK- 3和IKK- 丫是不需要的。因而这个途径又被称为非经典NF-kB 在细胞因子诱导的基因表达中起关键性的调控作用，它调控的基因编码

7、急性期反应蛋白、细胞因子、细胞粘附分子、免疫调节分子、病毒瘤基因、生长因子、转录 和生长调控因子等。通过调控多种基因的表达，NF-kB参与免疫反应、炎症反应、细胞凋亡、肿瘤发生等多种生物进程。3课件要点关键词索引固有免疫 固有免疫Vs适应性免疫固有免疫工作机制（PAMP ,PRR,免疫信号，效应 简介）固有免疫的调节表观遗传学（DNA甲基化，组蛋白修饰）蛋白修饰（磷酸化，泛素化）表观遗传和蛋白修饰对固有免疫信号的调节课件内容：一.天然免疫（非特异性免疫，固有免疫）1生物体在长期种系进化过程中形成的一系列防御机制，在个体出生时就具备2可对侵入的病原体迅速应答，产生非特异抗感染免疫作用；3亦可参与

8、对体内损伤衰老或畸变细胞的清除，同时固有免疫在特异性免疫应答过程中也起重要作用。固有免疫和适应性免疫固有免疫应答适应性免疫应答参与细胞皮肤黏膜上皮细胞、吞噬细胞、树突状细胞、NK细胞、NKT细胞、丫 8 T细胞、B1细胞a 3 T细胞、B2细胞效应分子补体、细胞因子、抗菌蛋白、酶类物质等、穿孔素、颗粒酶,FasL特异性抗体、细胞因子等，穿孔素、颗粒酶，FasL作用时相即刻96小时96小时后识别受体模式识别受体、有限多样性抗原识别受体，胚系基因直接编码产生， 较少多样性特异性抗原识别受体，胚系基因重排后产生，具有高度多样性识别特点直接识别病原体及其感染的组织细胞或衰老损伤、畸变细胞所共有的某些高

9、度保守的分子 （如PAMP纸类/糖脂类抗原）识另ij APC表面MHO子提呈的抗原肽或FDC表向捕获的抗原分子，具有高度特异性作用特点募集活化后迅速产生免疫效应，没有免疫记忆功能，不发生再次应答经克隆扩增和分化，成为效应细胞后发挥作用，具有免疫记忆功能，可能发生再次应答维持时间较短较长固有免疫如何工作1病原体成分：PAMP（病原体相关模式分子）2固有免疫识别：PRR （模式识别受体）3固有免疫信号：激活细胞内信号传递4诱发对病原体的抵抗效应：产生抗病毒蛋白，细胞因子1PAMP病原体相关模式分子：病原体生存所必须的、同时又是人体宿主中没有的结构恒定且进化保守的分子结构，而且是病原体中变化较少的主

10、要部分，比如病毒的双链RN解口细菌的脂多糖 。细菌胞壁中的糖类和脂类；PAMPs（G钠脂多糖LPS,酵母菌的甘露糖，等）病毒、细菌的核酸成分；(ssRNA, dsRNA, CpG DNA 等)2PRR PRR是一类与PAM林目结合的人体受体。它们能激活各种与机体抵抗微生物有关的信号通路，从而产生促炎症和抗感染相关的细胞因子等。PRRi要类型：lectin receptors;TLR, toll-like receptors ;CLR, C-typeRLR, RIG-I-like receotors; NLR, NOD-like receptors;3固有免疫信号通路TLR: TLR介导的信号通

11、路RLR RIG介导的型号通路NLR炎症因子喜好通路效应分子：TNF”信号通路；IFNs信号通路等其他重要的信号通路：NF-k B信号通路等4诱发对病原体的抵抗效应抗病原体蛋白：促炎症因子； NF-kB;抗病毒蛋白；ISGs,等细胞因子：TNF-“这类细胞因子可以触发强烈的免疫反应，限制病原体的生长，同时招募免疫细胞到机体感染部位。I型干扰素(ifn-i )不仅能激活抑制病毒复制、组装的信号通路，还能激活获得 性免疫机制，清除感染病原体。四.固有免疫的调节Parti表观遗传学Part2蛋白修饰Part3表观遗传学和蛋白修饰对固有免疫信号调节1表观遗传学表观遗传学：研究不涉及DN附列改变的基因表

12、达和调控的可遗传变化的，或者说是研究从基因演绎为表型的过程和机制的一门新兴的遗传学分支。表观遗传：所谓表观遗传就是不基于DNA异的核酸遗传。即细胞分裂过程中，DNA序列不变的前提下，全基因组的基因表达调控所决定的表型遗传。表观遗传学研究内容：基因选择性转录表达的调控：DNA甲基化，基因组印记，染色质重塑，组蛋白共价修饰。基因转录后的调控：基因组中非编码RNA微小RNA反义RNA内含子、核糖开关等。A DNA甲基化与基因表达基因调控元件(如启动子)所含CpG岛中的5mS阻碍转录因子复合体与 DNA勺结 合。启动子区域的 CpG岛一般是非甲基化状态的，非甲基化状态对相关基因的转录是必须的。DNA甲

13、基化一般与基因沉默相关联；非甲基化一般与基因的活化相关联；而去甲基化往往与一个沉默基因的重新激活相关联。B.组蛋白修饰的功能和意义a.组蛋白修饰是表观遗传研究的重要内容。b.组蛋白的N端是不稳定的，其延伸至核小体以外， 会受到不同的化学修饰，这种修饰往往与基因的表达调控密切相关。c.被组蛋白覆盖的基因如果要表达，首先要改变组蛋白的修饰状态，使其与 DNA 的结合由紧变松，这样靶基因才能与转录复合物相互作用。 因此，组蛋白是重 要的染色体结构维持单元和基因表达的负控制因子。d .组蛋白修饰的类型1. 乙酰化-一般与活化的染色质构型相关联，乙酰化修饰大多发生在H3、H4的Lys 残基上。.甲基化-

14、发生在H& H4的Lys和Asp残基上，可以与基因抑制有关， 也 可以与基因的激活相关，这往往取决于被修饰的位置和程度。.磷酸化-发生与Ser残基，一般与基因活化相关。.泛素化-一般是C端Lys修饰，启动基因表达。（一种类泛素蛋白）化-可稳定异染色质。.其他修饰2蛋白修饰常见的类型：磷酸化，甲基化，乙酰化，泛素化A.磷酸化：蛋白质磷酸化：指由蛋白激酶催化的把ATP或GTP丫位的磷酸基转移到底物蛋白质氨基酸残基（丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸）上的过程，是生物体内一种普遍的调 节方式，在细胞信号转导的过程中起重要作用。丝裂原活化蛋白激酶（MAPK：立于子.杜安归11帕8CR片反位.GPCR. t北子”空

15、耗电子MAPKKMAP*Erttl 在叱州.-)生,反在甘崔奸ItJQ富主械-B.蛋白泛素化修饰类型和作用:单泛素化(Mono-Ub):内吞作用，蛋白转运，DNA啰复，组蛋白调节多位点单泛素化(Multi-Ub ):内吞作用多聚泛素化(Poly-Ub )K63:内吞作用，DNA修复，信号转导；K48 :蛋白酶体途径降解线性多聚?素化：NF- k B信号转导泛素化蛋白酶体系统(UPSE1 :泛素激活酶E2 :泛素结合酶 E3 :泛素-蛋白连接酶 DUB :去泛素化酶3.表观遗传和蛋白修饰对固有免疫信号的调节(1)表观遗传和固有免疫组蛋白H2B参与病毒和宿主源性 DNA勺识别，H2B组蛋白的修饰会影响免疫应例如疱疹病毒，核染色质的修饰可以调节病毒的潜伏期和再活化的循环过程，感染病毒的细胞会导致核小体沉积，因为病毒基因组组蛋白 H3抑制性K9甲基化。(2)磷酸化/泛素化和固有免疫信号车专导toll样受体信号车专导RIG-I样受体C细胞因子信号转导TNF- a信号通路：TNF-a蛋白是PRR受体激活天然免疫系统后机体产生的 主要效应分子之一。a . NF- K B信号转导NF- K B:核因子活化B细胞K轻链增强子转录因子复合体。几乎存在于所有类型的动物细胞中并参与细胞对诸多刺激的响应。该信号参与了许多生理病理过程：炎症反应、免疫反应、细胞存活等。在针对感染的免疫