IFP35和NMI的复合体结构及其分泌调控机制

Damage-Associated Molecular Patterns (DAMP), also known as the dangerous signal molecules (or Alarmin), are important inflammatory regulators. Released by activated immune cells, they stimulate the surrounding endothelial cells or immune cells, and promote their proliferation and differentiation, thereby orchestrating the inflammation responses. The mechanism of DAMP release are still unclear. In this project, we are going to study the release mechanism by studying the IFP35 (interferon-induced protein 35kD) family proteins, which were recently reported as DAMPs by our group. IFP35 and iNMI (N-Myc-interacting protein) do not possess secretory signal peptides. However, they can be actively released by LPS stimulated macrophages as proinflammatory molecule. We propose to examine the release pathway of IFP35 and NMI by studying their interaction proteins, and analyze the regulatory mechanism of its release process by determining the structure of IFP35, NMI and IFP35/NMI complex. Our results would promote the understanding of the secretion mechanism of DAMPs.

损伤相关分子模式（Damage-Associated Molecular Pattern, DAMP），也被称为危险信号分子，可以被激活的免疫细胞主动释放，激活周围的内皮细胞或者免疫细胞，并促进它们的增殖和分化，从而起到调控炎症反应的作用，但是目前其释放机制仍不清楚。本项目拟以申请人发现的一类新型DAMP分子——IFP35（Interferon-Induced Protein 35kD）家族蛋白为例开展研究。该家族蛋白IFP35和N-Myc结合蛋白（N-Myc-interacting protein, NMI）不含分泌信号肽，但是可以被LPS刺激的巨噬细胞主动释放，发挥促炎作用。我们计划通过研究IFP35和NMI的相互作用蛋白，寻找其释放途径，并通过解析IFP35，NMI及IFP35/NMI复合物的结构，研究其释放过程中的调节机制。项目研究结果可以促进人们对DAMP释放机制的理解。

在本项目中，我们研究了IFP35和NMI的释放途径，并通过生物化学、分子生物学、结构生物学方法研究了其释放过程中的调控机制。此外，还在上述基础上，开发了IFP35的中和性抗体，研究了IFP35和NMI在细胞因子风暴和多发性硬化疾病中的应用。主要内容包括：1. IFP35和NMI的分泌途径研究。我们发现IFP35和NMI可以被活细胞分泌，由于它们无分泌信号肽，因此不通过经典的内质网-高尔基体途径分泌。因此我们首先对蛋白的非经典分泌途径进行了分析，我们检测了IFP35和NMI是否通过直接易位到质膜或通过细胞囊泡外等方式被释放到细胞外。其次，我们对IFP35和NMI在分泌过程中的机制进行了系统的研究，包括IFP35和NMI在细胞中的状态、相互作用蛋白及修饰情况。2. IFP35和NMI的结构研究。过去有人报道NMI和IFP35在细胞内可以形成300kD的大分子复合体，在本项目中，我们使用原核、昆虫和哺乳动物细胞表达系统，对NMI和IFP35进行表达，经过纯化方案摸索，最终获得了高纯度的NMI、IFP35以及NMI和IFP35蛋白复合体。此外，我们还使用质谱研究了细胞内的IFP35和NMI在不同刺激状态下的修饰情况。IFP35和NMI在疾病中的应用。由于IFP35和NMI可以被激活的免疫细胞分泌，引起过度的炎症反应，从而造成机体的组织损伤，我们分别以新冠病毒引起的细胞因子风暴，对乙酰氨基引起的肝损伤以及自身性免疫疾病——多发性硬化症为例，研究了它们在免疫过度激活中的作用，探讨了其作为上述疾病诊断和治疗靶标的可行性。在本项目的支持下，共发表论文3篇（Cell Reports, PNAS，BBRC），PCT专利2个，专利号（202110778124.2，201910256220.3）。培养硕士生2人，博士生2人，副研究员1人。