E3泛素连接酶TRIM45负向调控TLR介导的炎症反应及分子机制研究

Innate immunity is the first line to defense against pathogenic microorganisms, then produce large amounts of inflammatory cytokines, However, uncontrolled inflammation will cause various human diseases such as endotoxin shock or sepsis induced by bacteria infections, learning the negative regulation mechanisms of TLRs mediated inflammatory reaction are particularly important. Our previous study found that the expression of E3 ligase TRIM45 increased significantly when macrophages was stimulated by TLRs ligands, TRIM45 could specifically interact with and degrade TAB2 which is an regulatory protein of the kinase TAK1 through ubiquitin-proteasome pathway，then regulate the TLRs mediated inflammatory response. Given the research of TAB2 proteasome degradation pathway is not perfect, using molecular biology and cell biology methods, we will study molecular mechanisms of TAB2 ubiquitin modification and the degradation mediated by TRIM45, and clarify the mechanisms of TAK1 kinase activity regulated by TRIM45 in the TLR signaling pathways. We will also verify the physiological significance of TRIM45 negative regulating TLRs mediated inflammatory reaction using disease models in genetic mice. The purpose of this study was to provide new insight into the TLRs signal transduction mechanism and provide a new way for preventing bacterial infections, endotoxin shock and other ills.

固有免疫细胞的Toll样受体会识别感染机体的病原微生物，活化产生大量炎症因子，炎症因子过度表达会导致机体出现内毒素休克或者败血症等一系列疾病，因此研究TLRs介导炎症反应的负向调控显得尤为重要。我们前期研究发现，E3连接酶TRIM45在TLRs活化情况下表达增加，TRIM45特异性通过蛋白酶体途径降解激酶TAK1的调控蛋白TAB2，调控TLRs介导的炎症反应。鉴于TAB2的蛋白酶体途径降解研究及TAK1激酶活性调控机制并不完善，我们将通过分子生物学、细胞生物学等手段深入研究TRIM45泛素化修饰并降解TAB2的分子机制，阐明TRIM45调控TAK1激酶活性及TLR信号通路的重要作用，并通过构建敲基因小鼠疾病模型验证TRIM45负向调控TLRs介导的炎症反应生理意义。本研究将为TLRs信号转导机制提供新的认识；为寻找基因转染防治细菌感染及内毒素休克等疾病提供理论基础。

固有免疫细胞的Toll样受体会识别感染机体的病原微生物，活化产生大量炎症因子，炎症因子过度表达会导致机体出现内毒素休克或者败血症等一系列疾病，因此研究TLRs介导炎症反应的负向调控显得尤为重要。TAK1作为一种至关重要的激酶参与到TNF-α，IL-1，TGF-β，TLR等介导的众多信号转导过程中，并在各信号通路中起到核心作用，促进NF-kB的转位及促炎因子的产生。关于TLR信号通路中TAK1的激酶活性的调控问题，一直是科学研究领域的热点问题。蛋白质TAB2作为TAK1-TAB1-TAB2复合物的重要成分，在TAK1的活化过程中起着重要作用，但关于TAB2泛素化修饰调控其进行蛋白酶体途径降解的报道还很少。本研究通过大量的分子生物学、细胞生物学及生物化学实验，证明了E3泛素连接酶TRIM45可以将TAB2进行K48位泛素化修饰及蛋白酶体降解，揭示了TRIM45负向调控TAK1激酶活化的分子机制；利用基因敲除小鼠证明了TRIM45基因敲除后加重LPS介导内毒素休克及结肠炎的生理作用。鉴于之前的报道均集中于泛素化修饰调控TAB2的溶酶体途径降解，目前关于TAB2进行泛素化修饰及降解的研究很少，申请者的研究很好的完善了TAB2的泛素化修饰及降解途径，并为研发抗感染药物及抗炎药物提供很好的理论依据。利用该项目，申请者建立了泛素化修饰及炎症研究相关的平台及体系。项目执行期间，参与发表SCI论文12篇。其中，作为通讯作者在Sci Trans Med (IF: 17.956，2021) 、Cell Death Differ (IF:15.828，2021)、 Front Physiol (IF:4.566，2018)杂志上发表泛素化修饰及炎症反应的论文3篇（均标注课题号），另有在投修稿文章2篇。通过项目的实施，申请人及团队的研究水平有了长足发展，形成了一支由教授、副教授、博士后、研究生等组成的研究团队。