AIM2受体对牛分枝杆菌感染巨噬细胞激活STING信号通路的影响

Mycobacterium bovis can enter into the cytoplasm where they activate DNA sensor AIM2 to form a complex of inflammation which is essencial to the generation of IL-1β after they are phagocytosed by macrophages. Some research reports and our previous studies have shown that AIM2 has an impact on the generation of the type I interferon IFN-β and autophagy, but specific mechanisms are unclear. Stimulator of interferon genes (STING) is a multifunctional adapter which is critical to Mycobacterium tuberculosis DNA-mediated induction of type I interferon production and autophagy. Therefore, this study will construct high-expressed and gene-knockdown AIM2 macrophages and determine the effect of AIM2 receptors on STING translocating from endoplasmic reticulum into the cytoplasm, STING recruiting for TBK1, IRF3 nuclear translocation and the expression of interferon-inducible genes, as well as changes of autophagy markers LC3, etc. The research focus on the regulation of AIM2 on STING-TBK1-IFR3 signal pathway and STING-TBK1 induced the formation of autophage. The results will illuminate a new mechanism that AIM2 receptors regulate the innate immune in addition to the formation of a complex of inflammation after the host macrophages infected by Mycobacterium tuberculosis. The results also can elucidate the exact molecular mechanisms that Mycobacterium tuberculosis induce signal transduction of STING after they entering macrophages.

牛分枝杆菌进入巨噬细胞后可以从吞噬体进入到细胞质，激活DNA感受器AIM2形成炎症复合体，对IL-1β的产生所必需。研究报道和我们前期的研究都表明AIM2对I型干扰素IFN-β的产生以及自噬都有影响，但具体是通过何种途径尚不清楚。IFN 基因的刺激因子STING是一个多功能衔接子，介导结核杆菌DNA诱导I 型干扰素产生，介导结核杆菌DNA 诱导自噬。因此，本项目通过构建AIM2高表达和基因敲除的巨噬细胞，检测牛分枝杆菌感染巨噬细胞后，AIM2受体对STING从内质网进入细胞质的转位，STING对TBK1的招募，IRF3 的核转位、干扰素诱导基因的表达，以及自噬标志物LC3的变化等，研究AIM2 对STING 信号通路生成IFN-β和诱导自噬形成中的调控作用。为阐明宿主巨噬细胞在受到结核杆菌感染后，AIM2受体除了形成炎症复合体之外，调控机体天然免疫的新型机制提供理论依据。

项目背景：牛分枝杆菌进入巨噬细胞后可以从吞噬体进入到细胞质，激活DNA感受器AIM2形成炎症复合体，对IL-1β的产生所必需。研究报道和我们前期的研究都表明AIM2对I型干扰素IFN-β的产生以及自噬都有影响，但具体是通过何种途径尚不清楚。IFN 基因的刺激因子STING是一个多功能衔接子，介导结核杆菌DNA诱导I 型干扰素产生，介导结核杆菌DNA 诱导自噬，因此，本项目将从AIM2 对STING-TBK1-IRF3信号通路的影响，来探明AIM2对IFN-β的产生和自噬的影响机制。.研究内容：通过构建AIM2受体表达敲低的巨噬细胞，检测牛分枝杆菌感染巨噬细胞后，AIM2受体对STING从内质网进入细胞质的转位，STING对TBK1的招募，IRF3 的核转位、干扰素诱导基因的表达，以及自噬标志物LC3的变化等，研究AIM2 对STING 信号通路生成IFN-β和诱导自噬形成中的调控作用。.重要结果、关键数据：通过siRNA干扰技术沉默AIM2的表达，结果显示AIM2受体与STING相关信号通路之间存在拮抗作用，AIM2炎症复合体的激活会抑制STING相关的TBK-1和IRF3的磷酸化，从而对牛分枝杆菌诱导的自噬以及IFN-β的表达产生抑制。AIM2炎症复合体的抑制会增强牛分枝杆菌感染巨噬细胞的自噬以及IFN-β的表达，同时对ASC和caspase-1的抑制则表明，该抑制效果仅与AIM2受体有关，这种抑制作用可能与AIM2和其他DNA感受器竞争性结合牛分枝杆菌DNA有关。最后对AIM2影响牛分枝杆菌在小鼠巨噬细胞内的生存进行了研究，结果显示 AIM2敲除不利于细菌在巨噬细胞内的存活。.科学意义：首次证实在牛分枝杆菌感染时，AIM2介导的炎症复合体的激活能够通过与STING上游dsDNA感受器竞争性结合牛分枝杆菌DNA，来抑制STING相关的IFN-β的分泌和自噬的激活；从而证实IL-1β与IFN-β 之间的平衡打破对于细菌在机体内存活影响的新机制。为我们下一个研究有关caspase-1 调控牛分枝杆菌cGAS 通路的机制奠定了基础。