蛋白磷酸酶PPM1L对巨噬细胞中TLR及RIG-I信号触发的天然免疫应答的调控作用及机制研究

模式识别受体TLR和RIG-I在天然免疫应答中发挥重要作用，研究TLR及RIG-I信号转导调控对了解天然免疫应答调控机制及感染性疾病的控制有重要意义。信号蛋白的磷酸化可决定TLR及RIG-I信号通路的活化，而蛋白磷酸酶是控制信号蛋白磷酸化水平所必需。我们利用巨噬细胞感染RIG-I配体VSV病毒实验模型，对大部分丝/苏氨酸磷酸酶的表达变化进行筛选，发现丝/苏氨酸磷酸酶PPM1L在VSV感染后表达升高最为显著。进一步实验发现，干扰PPM1L表达可显著增加LPS或VSV诱导的巨噬细胞TNF-α和IFN-β产生；过表达PPM1L可显著抑制MyD88或RIG-I活化的NF-κB或IFN-β报告基因的活性，提示PPM1L可能负向调控TLR及RIG-I触发的天然免疫应答。本课题拟深入探讨PPM1L调控TLR及RIG-I信号转导的作用及分子机制，丰富天然免疫应答调控的网络，为感染性疾病的治疗提供潜在方向。

模式识别受体TLR和RIG-I诱导的天然免疫应答在抵抗病原体感染中发挥重要作用，然而其胞内信号转导调控机制不很清楚。我们利用巨噬细胞感染RIG-I配体VSV病毒实验模型，对丝/苏氨酸磷酸酶的表达变化进行筛选，发现PPM1L在VSV感染后表达升高较显著，提示PPM1L可能参与天然免疫应答反应。本项目对这一现象进行深入研究。发现TLR配体刺激及VSV感染均能诱导PPM1L表达上调。干扰PPM1L的表达能促进巨噬细胞中TLR4、3、9及RIG-I触发的炎性细胞因子及I型干扰素的产生。而PPM1L转基因小鼠的巨噬细胞中TLR及RIG-I诱导的炎性细胞因子及I型干扰素的产生较野生型巨噬细胞中显著降低。体内实验发现腹腔注射TLR配体LPS、poly(I:C)及CpG ODN后，血清中炎性细胞因子TNF-α、IL-6和I型干扰素的水平在PPM1L转基因小鼠中显著降低。腹腔注射大肠杆菌E.coli后, 发现PPM1L转基因小鼠血清中炎性细胞因子的产生较野生型小鼠显著降低，而其外周血中细菌的菌落数也显著降低。腹腔注射VSV病毒后，血清中I型干扰素的水平在PPM1L转基因小鼠中显著降低；VSV复制在转基因小鼠的肝、脾、肺内明显上升。分子机制研究表明PPM1L能直接结合TLR及RIG-I信号通路中重要的激酶蛋白TAK1和TBK1，并且分别抑制TAK1的Thr184/187位点和TBK1的Ser172位点的磷酸化，导致TAK1和TBK1及下游信号的活化降低，抑制炎性细胞因子和I型干扰素的产生，从而负向调节TLR及RIG-I诱发的天然免疫应答。本研究表明PPM1L是一重要的细菌及病毒感染诱导的天然免疫应答的负向调节分子，防止过度的炎症反应导致的机体组织损伤。本研究丰富了TLR及RIG-I信号转导调控的分子机制，为细菌及病毒感染性疾病的免疫治疗以及新型药物设计提供了新思路。本项目已完成实验研究和论文撰写，准备投稿SCI期刊。另已发表标注本基金资助的SCI 论文三篇， 分别发表在Autophagy （2014;10:257-68；第一作者; 影响因子11.423）、Proc Natl Acad Sci USA（2013;110:11097-102，共同作者; 影响因子9.809)和Journal of Immunology (2013;190:1685-94，共同作者; 影响因子5.362)。