NMAAP1通过结合IP3R促进Ca2+释放调节巨噬细胞分化及其分子机制

Macrophages are the most important innate immune cells of the body. The results showed that macrophages activated by BCG (BAM) have the effect of killing tumor cells through direct contact. In our research,NMAAP1 is a special protein expressed in BAM. NMAAP1 shares a similar sequence with DANGER,which has been shown to regulate nerve cell differentiation through binding with IP3R. Preliminary results showed that NMAAP1 might be associated with macrophage differentiation and polarization, and that NMAAP1 and IP3R are expressed together. It remains uncertain, however, whether NMAAP1 can regulate macrophage differentiation through combining with IP3R in the same way as DANGER. To study the regulatory effects of NMAAP1 on macrophage differentiation and promotion of tumoricidal activity, this project intends to analyze NMAAP1 expression in normal and tumor-infiltrating macrophages and the phenotypic changes of macrophages after overexpression and knock-down of NMAAP1, and to determine the relationship between NMAAP1 and IP3R and related signaling pathways.This project aims toinvestigate the regulatory effects of NMAAP1 on macrophage differentiation and polarization and the antitumor effect of macrophages, which will be helpful in promotingnovel anticancer drug research and development.

巨噬细胞是机体重要的固有免疫细胞。研究显示卡介苗（BCG）活化的巨噬细胞（BAM）具有接触杀伤肿瘤细胞效应。我们的研究发现，BAM上存在一类特殊分子NMAAP1，该蛋白是DANGER同源蛋白，DANGER可结合IP3R从而调节神经细胞的分化。初步实验证明NMAAP1与巨噬细胞极化状态密切相关，且与IP3R有共定位表达。为深入研究NMAAP1是否调节巨噬细胞极化，影响巨噬细胞抗肿瘤效应，并明确该调节作用是通过结合IP3R实现的，本项目拟通过分析NMAAP1在正常巨噬细胞和肿瘤浸润巨噬细胞中的表达特点，上调和下调NMAAP1表达后观察巨噬细胞表型改变，进而确定NMAAP1表达与巨噬细胞分化状态的相关性；探讨NMAAP1与IP3R的相互作用关系，分析NMAAP1影响巨噬细胞极化的信号传导通路。本研究最终揭示NMAAP1参与调节巨噬细胞极化及抗肿瘤的作用及机制，有助于推动新型抗肿瘤药物的研发。

巨噬细胞作为机体的第一道防线，在肿瘤发生、发展中的作用一直是人们关注的焦点。巨噬细胞受不同微环境信号的影响，如：细胞因子和趋化因子，可分化为具有不同表型和功能的亚型细胞，如M1型及M2型巨噬细胞。研究表明某些刺激剂如IFN-γ，BCG及细菌脂多糖(LPS)通过经典途径激活巨噬细胞向M1型极化，使巨噬细胞具有强大的吞噬作用、高效的抗病原微生物及抗肿瘤功能。 . 新型巨噬细胞活化相关蛋白1(NMAAP1)是本课题组在BCG活化的巨噬细胞（BAM）上发现的一种特异性表达分子，该分子是一种新发现的三磷酸受体结合蛋白，即钙离子依赖性IP3R变构调节蛋白，属于DANGER蛋白超家族成员。DANGER蛋白超家族是一个与进化发育密切相关的蛋白家族，可调节神经细胞的分化及组织器官的发育。而BAM中特异性表达的NMAAP1分子发挥何种作用，是否可调节巨噬细胞分化从而发挥相应的生物学功能还不明确。此外，NMAAP1在BAM中特异性高表达的意义及其发挥生物学效应的机制尚不清楚。. 为了阐明NMAAP1在BAM中表达的作用和意义，我们应用BCG刺激小鼠腹腔巨噬细胞，发现NMAAP1表达与巨噬细胞活化表型之间存在一定的相关性；以稳定上调表达NMAAP1以及SiRNA方法干扰了NMAAP1表达后，发现NMAAP1可以调节巨噬细胞向M1型极化，极化的巨噬细胞吞噬功能显著增强，并且具有高效的肿瘤杀伤能力，而这种杀伤效应与其分泌的可溶性细胞因子密切相关；此外，通过生物信息学以及CO-IP发现该蛋白与IP3R相互作用，调控细胞内钙离子浓度升高，从而影响钙离子相关信号通路PKC (Thr638/641)、ERK1/2 (Thr202/Tyr204)、CaMKⅡ(Thr286)和p65 (Thr276)的激活，并进一步引起了NF-κB核转录，进而引起巨噬细胞M1型极化。. 本研究明确了NMAAP1在巨噬细胞中表达的作用及意义，为完善巨噬细胞抗肿瘤机制提供了新的实验依据，必将为肿瘤的生物治疗带来新的契机，为新型抗肿瘤治疗提供新的方法和思路。