天然免疫受体NLRC3在抗病毒免疫反应中的分子调控机制研究

本项目旨在从基因、蛋白和细胞水平上，研究天然免疫受体NLRC3对细胞内I型干扰素途径及抗病毒免疫的调控效应机制。通过构建NLRC3表达载体和报告基因系统，探讨NLRC3对于I型干扰素信号通络的负向调控作用；采用RNA干扰、流式细胞分析等技术研究NLRC3在细胞抗病毒反应中的作用；通过免疫共沉淀和免疫荧光染色等技术寻找NLRC3的分子作用靶点以及其具体分子作用机制；结合蛋白水平和细胞水平的实验结果，利用计算生物学技术构建描述I型干扰素信号网络负向调控机制的多级反应数学模型，系统探讨NLRC3及其他负向调控因子在抗病毒免疫中的功能和作用模式，为发展新的针对病毒病、免疫类疾病及癌症的免疫疗法和疫苗研制提供有效的科学数据和理论基础。

天然免疫的负向调控对于维持免疫平衡至关重要。近年来许多临床研究发现，过度的免疫反应是导致自身免疫疾病及癌症发生的主要原因之一。然而我们对于天然免疫的负向调控理论还有待完善，许多重要调控分子尚未被发现，其中的具体分子机制也远未被阐明。我们前期的研究结果显示，天然免疫受体Nod蛋白家族中存在一类调节型Nod分子（例如NLRC5和NLRX1），它们不同于传统意义上的免疫受体分子，通过配体受体结合诱导免疫反应，而是通过负向调控细胞内的炎症反应和抗病毒反应，维持免疫系统的平衡。在本项目中，我们结合分子生物学和细胞生物学方法，系统研究了NLRC3和NLRP4等功能未知的NOD样受体在天然免疫中的具体调控作用，并进一步研究了NLRC3和NLRP4等分子的具体负向调控机制。通过构建NLRC3和NLRP4表达载体和报告基因系统，探讨NLRC3和NLRP4分子对于NF-kappaB和I型干扰素信号通络的负向调控作用，确定了这两个分子都具有调节型Nod样分子的特性。对于NLRP4分子，我们进一步采用RNA干扰、流式细胞分析等技术研究其在细胞抗病毒反应中的作用；通过免疫共沉淀、免疫荧光染色，定点突变，shDNA文库筛选，泛素化分析等技术寻找NLRP4的分子作用靶点以及其具体分子作用机制。我们的研究揭示NLRP4能够在病毒感染中，特异性地结合到活化的蛋白激酶TBK1分子上，并通过招募E3泛素化连接酶DTX4，导致TBK1的K48泛素化及降解，从而达到对于TBK1介导的抗病毒反应的选择性负向调控。NLRP4是第一个被鉴定出的能够通过导致TBK1降解，从而抑制TBK1介导的信号通路的分子。TBK1是细胞内极为重要的调控型激酶，它不仅调控绝大多数病毒激发的干扰素信号通路，也在Kras调控的肿瘤发生中起重要作用。因此，NLRP4对于TBK1的特异性结合及降解对于我们进一步了解肿瘤的发生机制，以及相关针对靶向分子的肿瘤治疗研究，具有重要的启示意义。该项工作于2012年发表在国际顶尖杂志Nature Immunology上，并被Cellular & Moleclular Immunology杂志专门撰文评述。这项研究丰富了现有的天然免疫系统调节理论，并为发展新的针对免疫类疾病及癌症的疗法和疫苗研制提供有效的科学数据和理论基础。