Socs7对牛结核杆菌易感性的影响及作用机理

Bovine tuberculosis (BT) is a zoonotic disease caused by the transmission of Mycobacterium tuberculosis (MTB) from animals to human beings and from human-to-human. BT a serious threat to agriculture and global public health. Our preliminary experiments found that Socs7 could inhibiting the proliferation of MTB and strengthen the phagocytic ability of macrophages effectively. This study proposed to knockout Socs7 in MTB-resistance cell line I-13.35, named as Socs7-/-IC, and overexpress Socs7 in MTB-susceptive cell line IC-21, named as I-Socs7. By using transcriptome and ChIP-Seq technology, we intend to examin the mRNA and binding DNA changes in these cell strains, and identify the interaction proteins and downstream effectors of Socs7. We will choose the genes that closely related with immune response, cell apoptosis and cell cycle to built an anti-MTB interaction networks with Socs7 at the core. These results aim to uncover the specific mechanism of Socs7 mediated apoptosis of macrophages, and provide theoretical basis and practical foundation for the anti-TB livestock breeding.

牛结核病是由结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）引起的人兽共患病，给农业生产造成巨大经济损失的同时，也对人类健康造成严重威胁。本课题组前期研究中发现Socs7基因能有效抑制MTB的增殖，并促进染菌的巨噬细胞发生凋亡。本项目拟在结核抵抗细胞系IC-21中敲除Socs7，构建结核易感的Socs7-/-IC细胞株；在结核易感细胞系I-13.35中稳定表达Socs7，构建结核抵抗的I-Socs7细胞株。利用转录组和ChIP-Seq检测这些细胞株在MTB攻菌前后的mRNA和结合DNA序列的变化，Co-IP以及ChIP鉴定Socs7的互作蛋白和下游效应因子。对两部分数据进行关联分析，选择功能和信号通路上与机体免疫应答、细胞凋亡以及细胞周期调控相关的基因，构建以Socs7为核心的抗结核蛋白互作网络。研究结果将对牛结核病的防治提供理论基础和实践依据。

结核病是一种由结核分支杆菌（Mycobacterium tuberculosis，MTB）在人与动物或者人与人之间传播引起的人兽共患病。本课题组前期研究发现细胞因子信号转导抑制分子(Suppressor of cytokine signaling，SOCS)家族成员SOCS7参与到抗结核天然免疫反应。研究发现SOCS7可以调控数十种重要免疫因子及受体的表达，且在巨噬细胞中利用siRNA敲降Socs7可明显提升白介素和干扰素家族因子的分泌。在结核易感的C3HeB/FeJ小鼠来源巨噬细胞中过表达Socs7基因，发现MTB攻菌后细胞的死亡方式以坏死为主，且无法抑制MTB生长。在结核易感细胞系I-13.35中敲除Socs7基因，构建对MTB抵抗的巨噬细胞株Socs7-/-I；同时体外包装Lenti-Socs7慢病毒感染结核抵抗细胞系IC-21，筛选出稳定表达Socs7的MTB易感的巨噬细胞株IC-Socs7。以IC-21，IC-Socs7，I-13.35，Socs7-/-I细胞为研究模型提取MTB感染前后细胞的RNA进行转录组和ChIP-seq测序，结果表明SOCS7影响的基因主要参与免疫反应、防御反应、调节细胞增殖、损伤应答、调控凋亡和死亡等生物过程。我们发现SOCS7直接调控多个细胞因子、细胞因子受体和趋化因子，以及主要参与免疫反应、损伤应答、炎症反应和防御反应等生物过程的基因，这些结果暗示SOCS7可能通过影响MTB诱导的基因，尤其是细胞因子和趋化因子，改变宿主细胞应对MTB感染原有的免疫反应，进而调控MTB逃避宿主细胞免疫反应。此外我们发现SOCS家族另一个成员SOCS6在结核感染免疫中也有重要作用，除了抑制细胞因子和趋化因子外，SOCS6可以通过A20调控RIPK3蛋白的泛素化降解，影响凋亡复合体的形成，从而充当控制细胞凋亡和坏死转换的分子开关。以上研究将为结核病的防治提供理论基础，为国家“2035终止结核病”助力。