Gab1促进IL-17信号转导介导类风湿性关节炎发生的机制研究

Interleukin-17 (IL-17) is extensively involved in the pathogenesis of inflammatory autoimmune diseases, for example, rheumatoid arthritis (RA). Act1-dependent signaling pathway and Act1-independent PI3K cascade activation are both elicited by IL-17 ligation. The underlying mechanism of Act1-independent signaling pathway still remains unclear. Our previous study showed that Gab1 was recruited to cell membrane and associated with IL-17RA to activate the downstream PI3K/Akt/GSK3β pathway after IL-17 stimulation, accounting for the increased production of proinflammatory cytokines, chemokines and MMPs. Due to the significant promotion of MMP expression, Gab1 was supposed to play a role in the destruction of joint and cartilage in RA. In this study, the molecular mechanism of Gab1-promoted IL-17 inflammatory responses will be elucidated. What's more, tissue-specific Gab1 knock out mice and synovium from RA patients will be utilized to demonstrate the pathologic role of Gab1 in RA. The identification of Gab1 as an early intermediate in the IL-17 signaling may contribute to better understanding of biological and pathologic functions of IL-17 and the underlying mechanisms, thus benefiting development of therapeutics of IL-17-related diseases, such as autoimmune diseases and cancers.

IL-17介导自身免疫性疾病包括类风湿性关节炎(RA)的分子机制研究是当前的热点之一，IL-17可通过Act1依赖通路和Act1非依赖的PI3K通路介导炎症反应，但目前IL-17的Act1非依赖信号转导机制及其病理作用尚未阐明。我们前期发现Gab1能与IL-17受体结合，促进PI3K/Akt/GSK3β通路活化，可能以Act1非依赖的方式放大炎性效应，尤其是基质金属蛋白酶的表达，可能参与RA的关节、软骨破坏。本研究拟阐明Gab1促进IL-17的炎症效应并明确其是否依赖于Act1；明确IL-17受体和Gab1相互作用的功能域并分析其下游信号通路，证实IL-17RA-Gab1-PI3K通路。观察组织特异性Gab1缺陷鼠对胶原诱导的关节炎的易感性；探索RA患者滑膜标本中Gab1的表达与疾病严重程度的相关性，这将为RA的诊断、判断预后及其治疗提供新的靶标，也为IL-17相关疾病的治疗提供参考。

IL-17 的过度表达和调节失控是自身免疫病(类风湿性关节炎、炎症性肠病，等)发病的重要原因。IL-17通过与其受体IL-17RA／RC复合物相互作用，募集Act1和TRAF6，促进NF-κB和MAPKs通路的活化，从而促进下游细胞因子等的表达。临床治疗高表达 IL-17 的自身免疫病主要包括拮抗 IL-17或IL-17R，以及阻断IL-17R下游的信号转导途径。针对后一种思路的药物开发尚很少。本课题拟结合基因缺陷小鼠实验和IL-17相关性临床样本的分析，系统地研究 Gab1参与IL-17信号转导的效应及其在IL-17相关性疾病的发生发展中的作用机制。首先，我们发现Gab1基因缺陷的小鼠成纤维细胞受到IL-17刺激以后，IL-6，TNF-a，MCP-1，MIP-2，KC和MMPs的表达量显著减少。收集各5个RA和OA病人的滑膜组织进行基因表达分析，发现在两类疾病当中Gab1的表达量相当。而IBD病人中，存在一些Gab1明显高表达的病人。随后，构建小肠上皮细胞特异性Gab1基因敲除小鼠(Gab1IEC-KO)，其在TNBS诱导的肠炎的发病严重程度显著弱于对照小鼠，浸润的中性粒细胞大量减少。信号通路检测发现Gab1促进IL-17诱导的NF-κB和MAPKs等多条通路。在小鼠体内肠炎模型中，Gab1基因特异性缺失降低了TNBS诱导的肠炎组织中pp65表达。Gab1IEC-KO小鼠受AOM/DSS诱导发生结肠癌的概率也相应地减少。在IL-17信号刺激以后，Gab1跟细胞内接头分子Act1和TRAF6形成信号复合体，促进TRAF6的K63连接的泛素化，参与下游的信号传递。研究Gab1功能域缺失突变体发现Gab1-ΔC1-403良好地保持了Gab1的生物学功能，而N端的普列克功能域（PH）是Gab1的膜定位以及促进Act1和TRAF6蛋白复合体形成的必要功能域。Gab1的Lys205位发生K63泛素化以后，为下游的信号活化（TRAF6的K63泛素化）提供了更强有力的泛素化信号，从而活化TAB1/TAB2/TAK1，IKK和I-κBα，促进p65的磷酸化，从而启动下游靶基因表达。由于Gab1能放大IL-17信号，IBD患者Gab1的表达水平很可能成为评价疾病严重程度的重要辅助指标，并从信号转导通路方面为IL-17相关性疾病的治疗提供新的突破口和治疗靶点。