REGγ调控自身免疫疾病的功能及机制研究

In 2006, scientists reported the first substrate of REGγ in cells, SRC-3, which opened a new era in functional studies of REGγ in physiological and pathologic process. We analyzed in depth the phenotype of REGγ knock out mice and found REGγ-/- mice showed some autoimmune disease phenotype. Such as the structure and function of kidney is abnormal and there is abundant deposition of immune complex in kidney. Also we detected the higher level of ANA in serum of REGγ-/- mice. DC from the spleen of REGγ-/- mice got the higher ability to promote the proliferation of CD8+ T cells in vitro. Furthermore, we observed the mRNA and protein level of LMP2 and LMP7 were highly increased in REGγ depleted cells. While the protein level, but not the mRNA level of the phosphorylated STAT3 at Tyr 705 was elevated in REGγ depleted cells. In vitro degradation assay displayed that phosphorylated STAT3 at Tyr 705 may be the substrate of REGγ. In this study, we will be trying to investigate the function and mechanism of REGγ-20S proteasome in autoimmune disease, which may be achieved through REGγ---phosphorylated STAT3 at Tyr 705---LMP2/LMP7---immunoproteasome---Antigen processing and presentation---autoimmune disease.

2006年，REGγ第一个细胞内完整的蛋白分子底物被揭示，开辟了REGγ生理病理功能研究的新时代。后期在对REGγ基因敲除小鼠表型进行全面深入分析的过程中，我们发现：REGγ-/-小鼠表现出一系列自身免疫疾病相关症状，如肾脏组织结构和功能发生病变，大量免疫复合物沉积，以及血清中检测到较高水平的抗核抗体ANA等；另外，DC体外促进T细胞增殖的能力也明显上升。初步的机制研究显示：REGγ敲除后，免疫蛋白酶体催化亚基LMP2和LMP7蛋白及mRNA水平都显著升高；705位磷酸化的STAT3蛋白水平明显升高，而mRNA水平无改变；体外降解试验则提示705位磷酸化的STAT3为REGγ的直接底物蛋白。本项目中，我们将在已有工作基础上，阐明REGγ-20S非经典蛋白酶体通路可能通过705位磷酸化STAT3——LMP2/LMP7——免疫蛋白酶体——抗原加工提呈过程，最终调控某些自身免疫疾病的功能及机制。

自身免疫疾病是一类多基因、多因素影响的疾病，其发病机制十分复杂。到目前为止，针对此类疾病的治疗仍没有特异有效的方法。通过该项目研究，首次揭示了REGγ在多种自身免疫疾病中的功能及特异机制，为相关疾病药物研发及诊断、治疗提供了更多的理论基础及靶点。首先，发现REGγ抑制老年小鼠自发性自身免疫疾病发生发展进程。表型分析发现，缺失REGγ可特异性地促进DC中MHC-I抗原提呈，进而刺激CD8+ T细胞增殖。REGγ基因敲除小鼠脾脏中，CD8+ T细胞及DC细胞数目随着年龄增长显著升高，自发性自身免疫疾病的发生率也显著增加。机制研究发现，REGγ与磷酸化STAT3特异相互作用，并直接降解磷酸化STAT3。在REGγ缺失的DC细胞中，抑制STAT3明显抑制LMP2/LMP7的表达及抗原提呈能力。更重要的，STAT3或LMP2/LMP7抑制剂明显抑制REGγ-/-小鼠肾脏组织中免疫复合物的沉积。其次，REGγ缺失也加速Pristane诱导的狼疮性肾炎的发生发展进程。临床狼疮性肾炎病人组织中，也检测到REGγ表达明显降低，而磷酸化STAT3, LMP2和LMP7表达明显升高。这些工作建立了REGγ-磷酸化STAT3-LMP2/7免疫蛋白酶体轴在自发性自身免疫疾病及狼疮性肾炎中的调控功能及机制，为副作用更小的免疫蛋白酶体抑制剂研发提供了新的思路和靶点。最后，研究了REGγ在实验性自身免疫性脑脊髓炎（EAE）中的功能及机制。结果发现缺乏REGγ的小鼠表现出明显恶化的自身免疫性神经炎症，此表型是由DC而不是T细胞驱动的。进一步研究发现REGγ缺乏促进DC上整合素αvβ8的表达，从而激活TGF-β1的成熟，促进Th17细胞的发育。REGγ-蛋白酶体对整合素αvβ8的调控又依赖于对其新的靶蛋白IRF8的降解，IRF8是激活αvβ8转录的转录因子。总之，此部分工作进一步证实了REGγ调控自身免疫疾病的功能，但机制有所不同，可能通过调控DC细胞中IRF8，最终控制Th17细胞的分化，进而调控EAE的发病。