泛素化E2-E3軸在Treg細胞中的功能互補：對自身免疫性疾病的影響

浙江大學Yi Sun教授的團隊使用條件KO小鼠模型，報告了Treg細胞中類化修飾–Cullin-RING連接酶(CRLs)系統的Ube2m-Rbx1和Ube2f-Sag軸之間的功能補償效應。該團隊還揭示了Ube2m-Rbx1和Ube2f-Sag軸對Treg細胞的功能都是必不可少的，并從機制上闡明了Rbx1/Sag-CRLs以類化修飾依賴性和非依賴性方式發揮作用。

考慮到CRLs的異常激活(例如，通過增強cullin類風濕性關節炎)與許多人類自身免疫性疾病相關，如系統性紅斑狼瘡、炎癥性腸病和類風濕性關節炎，本工作可能為進一步研究提供新的見解和途徑，最終目標是預防和治療這些疾病。這篇論文發表在《研究》(Research)雜志上

蛋白質類泛素化修飾是一種泛素化修飾，由E1-E2-E3酶級聯催化。哺乳動物細胞只有一個泛素化E1，兩個E2s (Ube2m和Ube2f)和十多個E3s。其中，Rbx1 E3與Ube2m配對，催化Cullin 1-4的類黃酮化，Sag/Rbx2 E3與Ube2f配對，催化Cullin 5的類黃酮化。Rbx1和Sag也是兩個RING家族成員，作為Cullin-RING連接酶(CRLs) E3泛素連接酶的催化亞基。Cullins上的類黃酮化激活了**的E3泛素連接酶家族，它調節了許多關鍵的生物過程。

Yi Sun博士團隊之前的研究發現，完全敲除Rbx1或Sag都會導致小鼠在不同發育階段的胚胎死亡，這表明這兩個家族成員在功能上是不冗余的。最近，Yi Sun博士的研究小組報道了UBE2M還作為泛素E2與帕金森- DJ-1 E3偶聯，在缺氧條件下靶向泛素化和降解UBE2F，這表明這兩個E2之間存在一些交叉對話。

調節性T細胞是特化的免疫抑制CD4+ T淋巴細胞，在維持體內免疫穩態中起關鍵作用。去年，Yi Sun博士的研究小組有條件地分別敲除調節性T細胞(Treg細胞)中的Ubem、Ube2F、Rbx1或Rbx2/Sag，發現類風濕化- crls系統的Ube2m-Rbx1軸是必不可少的，而Ube2F -Sag軸對于Treg細胞的功能維持是必不可少的，因為Treg細胞分別敲除Ube2m或Rbx1會導致小鼠明顯的炎癥/自身免疫表型和早期死亡;而同樣敲除Ube2f或Sag的基因則無表型。

本研究旨在探討Treg細胞中Ube2m-Rbx1軸與Ube2f-Sag軸之間是否存在功能互補。Sun組通過Foxp3-Cre-Loxp系統分別產生雙敲除Treg細胞中E2s Ube2M和Ube2F或E3s Rbx1和Sag的小鼠品系。雙E2敲除小鼠炎癥表型較強，存活期僅為35天左右，而Treg細胞中僅敲除Ube2m的小鼠存活期約為4-6個月。

進一步比較兩種E2s雙敲除Treg細胞和單敲除Ube2m Treg細胞的轉錄組變化，發現前者的基因，尤其是炎癥相關通路的改變程度遠大于后者。結果表明，Ube2f確實在Treg細胞功能中發揮作用，但Ube2m在Treg細胞中完全補償了這一作用。

另一方面，雙E3基因敲除與單Rbx1基因敲除的表型比較顯示，由于單Rbx1基因敲除小鼠在Treg細胞中的表型已經非常嚴重，因此類似的嚴重炎癥表型具有早發性致死率。這種差異僅在8天大的幼鼠中發現，雙基因敲除小鼠的免疫細胞激活指標顯著高于單基因敲除小鼠。

同樣，Rbx1和Sag同時缺失的Treg細胞的轉錄組變化也明顯大于Rbx1單一缺失的Treg細胞。因此，Sag本身也在一定程度上調節Treg細胞的功能;但是它被Rbx1完全補償了。

在Treg細胞中，雙E2與雙E3敲除小鼠的表型比較顯示，雙E3敲除小鼠的表型更嚴重，壽命更短。前者Treg細胞的轉錄組改變也比后者大得多。考慮到Rbx1和Sag是雙E3連接酶，它們同時催化(cullins的)類黃酮化和泛素化(通過CRL)，但CRL激活需要cullin類黃酮化。因此，Rbx1/Sag似乎具有超越類泛素化-CRLs的功能。本研究進一步加深了對Rbx1/Sag-CRLs在Treg細胞中的調控機制的認識。

綜上所述，這項基于體內的研究表明，類化修飾-CRLs系統的Ube2m-Rbx1和Ube2f Sag軸在Treg細胞的功能調節中具有代償性。它還闡明了Rbx1/Sag-CRLs在Treg細胞中的作用部分獨立于類化修飾，從而揭示了Treg細胞中類化修飾- crls系統先前未知的機制。

眾所周知，CRL的異常與許多人類自身免疫性疾病有關，并且CRL的激活需要類化修飾。因此，本工作為研究和認識自身免疫性疾病發生發展的潛在機制提供了一個新的角度，有助于為最終實現自身免疫性疾病的預防和治療奠定基礎。

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