Gαi和Gαo蛋白在Toll样受体2介导的肥大细胞炎症反应中的作用及其机制研究

Mast cells express Toll-like receptors (TLRs) and serve as key players in innate immunity. TLR2 forms heterodimer with TLR1 or TLR6. Activation of mast cells could be differentially modified by TLR2/1 and TLR2/6 via distinct signaling pathways. However, the detail mechanism remains unclear. Gαi/o proteins involve in TLR2/1 and TLR2/6 signal transduction in mast cells. However, the molecular mechanism of how Gαi and Gαo protein regulate the TLR2 signal transduction to affect the biological function of mast cells remains unclear. In our previous study, we showed that different from that of TLR2/6 agonist, Gαo protein was required for the release of IL-8 induced by TLR2/1 agonist in human mast cell line LAD2 cells, indicating that the different signal mechanism between TLR2/1 and TLR2/6 for human mast cells activation may due to the different participation of Gαi and Gαo protein. In the present study, we will extensively elucidate the roles of Gαi and Gαo protein in TLR2 signal transduction in mast cells at molecular level, cell level and animal level. Gαi or Gαo knockout mice and mast cell-deficient mice will be used. We aim to identify the possible connection for Gαi and Gαo protein-TLR2 signal transduction-mast cells function-pathogenesis of inflammation, and provide additional insights towards the roles of Gαi and Gαo protein in TLR2-mediated mast cells activation.

Toll样受体(TLRs)家族是介导肥大细胞参与固有免疫的一类重要分子。TLR2分别与TLR1或TLR6形成TLR2/1和TLR2/6异二聚体，介导肥大细胞释放不同的炎症介质，但具体机制未清。Gαi/o蛋白参与TLR2介导的信号传导，但既往研究未能对Gαo和Gαi在其中行使的功能进行区分。申请人前期研究发现，Gαo参与TLR2/1诱导肥大细胞释放白细胞介素8(IL-8)的过程；Gαi/o蛋白参与TLR2/6介导的信号传导，但不参与其引起的IL-8释放，提示TLR2/1和TLR2/6在肥大细胞信号传导中存在的差异与Gαi和Gαo的不同参与有关。因此，本项目拟在前期研究基础上，利用已经获得的Gαi或Gαo基因敲除小鼠和肥大细胞缺失小鼠，从分子、细胞和整体动物水平进一步区分Gαi和Gαo蛋白在肥大细胞TLR2信号传导中的作用及其具体机制，为深入了解机体炎症反应中肥大细胞的生物学功能提供新的线索。

Toll样受体(TLRs)家族是介导肥大细胞参与固有免疫的一类重要分子。TLR2分别与TLR1或TLR6形成TLR2/1和TLR2/6异二聚体，介导肥大细胞释放不同的炎症介质，但具体机制未清。Gαi/o蛋白参与TLR2介导的信号传导，但既往研究未能对Gαo和Gαi在其中行使的功能进行区分。项目负责人前期研究发现，Gαo参与TLR2/1诱导肥大细胞释放白细胞介素8(IL-8)的过程；Gαi/o蛋白参与TLR2/6介导的信号传导，但不参与其引起的IL-8释放，提示TLR2/1和TLR2/6在肥大细胞信号传导中存在的差异与Gαi和Gαo的不同参与有关。本项目的工作包括：1. 成功构建Gαo基因敲减的人肥大细胞系LAD2细胞。2. 成功构建TLR2基因敲减的人肥大细胞系LAD2细胞。3. 证明TLR2/1配体PamCSK4刺激人肥大细胞系LAD2细胞释放炎症介质IL-8是通过TLR2起作用，而TLR2/6配体PGN刺激人肥大细胞系LAD2细胞释放炎症介质IL-8还存在其它受体的参与。4. 发现Gαo蛋白参与TLR2/1介导的人肥大细胞释放IL-8。5. 发现Gαo蛋白参与TLR2/1介导的人肥大细胞MAPK和NF-κB信号通路的传导,而对PI3K-Akt信号通路和钙离子−钙调磷酸酶−活化T细胞核因子（NFAT）没有影响。证明人肥大细胞TLR2的信号传导存在Myd88非依赖性途径，Gαo蛋白调控TLR2/1介导的信号传导。.既往研究显示，TLRs配体能激活肥大细胞介导炎症反应。激活的肥大细胞针对不同的病原微生物选择性地释放多种炎症介质，启动固有免疫应答，消灭致病微生物。因此，本研究阐明TLR2-Gαo蛋白介导的肥大细胞炎症反应中的作用及其机制将为临床抗炎抗感染治疗提供新的理论依据。