GBP5和IRF9相互作用介导结核感染后IFN-β抑制巨噬细胞炎症小体活化的机制研究

GBP5 (guanylate binding protein 5) can promote assembly and activation of macrophage inflammasomes in bacterial infection. However, proteins interacted with GBP5 is still unknown. Our previous study found that: (1) the GBP5 gene transcription level significantly increased in TB (tuberculosis) patients ; (2) human proteome chips hybridization and bioinformatics analysis suggest that GBP5 may interact with the key transcription factor of IFN-β (interferon-beta) pathway, IRF9 (interferon regulation factor 9). It has been reported that IFN-β can inhibit the activation of macrophage inflammasomes after infection with MTB (mycobacterium tuberculosis), but the mechanism is not clear. Therefore, we proposed the hypothesis: the interactions of GBP 5 and IRF9 may mediate the inhibition on macrophage inflammasome activation induced by IFN-β in MTB infection. Firstly, we want to validate the interaction of GBP 5 and IRF9. Secondly, we will build IRF9 truncations and try to find the interaction area of IRF9 and GBP5. Thirdly, according to the interaction area of IRF9, we will build the IRF9 mutants and explore the changes of inflammasome activation inhibition induced by IFN-β after mutation. In all, this study will provide new clues for the mechanisms of host immune responses against MTB infection.

鸟苷酸结合蛋白5（GBP5）在细菌感染中可促进巨噬细胞炎症小体组装和活化，但与其相互作用的蛋白不明。前期发现：（1）GBP5基因转录水平升高与结核病发病显著相关；（2）人类蛋白组芯片杂交和生物信息学分析提示GBP5可能与干扰素β（IFN-β）通路关键转录因子——干扰素调节因子9 （IRF9）存在相互作用。IFN-β可抑制结核分枝杆菌（MTB）感染后巨噬细胞炎症小体活化，但机制不明。因此，提出“GBP5和IRF9相互作用介导结核感染后IFN-β抑制巨噬细胞炎症小体活化”假说。本研究拟首先验证GBP5与IRF9存在相互作用，再构建IRF9不同区域截短体，从而明确IRF9与GBP5作用区域；进而根据区域设计IRF9突变体，研究突变后IFN-β对于炎症小体抑制作用的改变，阐明MTB感染后IFN-β通过GBP5和IRF9相互作用而抑制巨噬细胞炎症小体活化的机制。本课题可为抗MTB感染研究提供新线索。

鸟苷酸结合蛋白5（GBP5）在细菌感染中可促进巨噬细胞炎症小体组装和活化，但与其相互作用的蛋白不明。根据前期发现，提出“GBP5和IRF9相互作用介导结核感染后IFN-β抑制巨噬细胞炎症小体活化”假说。研究团队建立了MTB标准株H37Rv感染THP-1来源巨噬细胞以及小鼠BMDM研究平台，进行以下工作：.1） 明确了GBP5与IRF9存在相互作用：通过采用人类蛋白组芯片筛选与GBP5相互作用的蛋白、研究IFN-β诱导和MTB感染对于GBP5和IRF9表达水平的影响、开展GBP5与IRF9在THP-1来源巨噬细胞中免疫荧光共定位以及COIP实验，明确了GBP5与IRF9存在相互作用。.2） 明确GBP5和IRF9对MTB感染中IFN-β抑制THP-1来源巨噬细胞炎症小体活化的影响：通过构建GBP5敲除以及过表达的THP-1稳定株细胞，研究GBP5表达水平不同对于IFN-β抑制巨噬细胞炎症小体活化的影响。我们发现：经IFN-β诱导GBP5稳定过表达的THP-1来源巨噬细胞和对照巨噬细胞后, 采用MTB感染上述两种细胞，GBP5表达水平升高可抑制细胞培养上清中IL-1β分泌；而在经IFN-β诱导GBP5稳定敲除THP-1来源巨噬细胞和对照巨噬细胞后，同样采用MTB感染上述两种细胞，发现GBP5表达水平下降可促进细胞培养上清中IL-1β分泌。提示：GBP5可以增强MTB感染过程中IFN-β抑制THP-1来源巨噬细胞炎症小体活化。.3） 明确GBP5和IRF9对MTB感染中IFN-β抑制小鼠BMDM炎症小体活化的影响：通过构建Irf9-/-小鼠，研究IRF9表达高低对于IFN-β抑制巨噬细胞炎症小体活化的影响。我们发现：经IFN-β诱导BMDM/WT和BMDM/Irf9-/-小鼠后，采用MTB感染细胞，与BMDM/WT相比，BMDM/Irf9-/-细胞内GBP5和NLRP3表达水平下降，Caspase 1表达水平无明显变化，而GSDMD-N和IL-1β表达明显升高，培养上清中IL-1β水平也明显升高。提示：IRF9不仅增强IFN-β对MTB感染BMDM炎症小体活化的抑制作用，而且促进感染后炎症小体通路NLRP3等重要分子表达。.项目已发表SCI文章1篇，还有1篇SCI文章和1篇中文综述正在撰写中，研究团队成员由副研究员晋升为研究员，博士后出站1名，培养博士生2名。