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CARD9蛋白是天然免疫系統中C-type lectin 受體下游的結合蛋白,負責傳遞上游受體識別特定物質后產生的信號。C-type lectin 受體主要包括dectin-1,dectin-2等,它們主要識別真菌或細菌細胞壁的組分。C-type lectin 受體激活后會介導胞內的免疫信號,zui終誘導NF-kB的激活與炎性因子的釋放。
zui初時CARD9蛋白被發現與自身免疫病[比如IBD(immune bowel disease),強直性脊柱炎等等] 有關,CARD9蛋白相關基因突變的患者中也觀察到嚴重的真菌感染。后續的研究發現CARD9蛋白位于C-type lectin受體下游,以Dectin-1為例,當Dectin-1受到其配體b-glucans激活后,引發dectin-1的磷酸化,從而導致下游激酶syk的磷酸化與激活,syk能夠進一步激活PKCδ,而激活后的PKCδ將CARD9蛋白231位的*磷酸化。激活后的CARD9能夠與另外兩個蛋白:BCL10,MALT1結合形成三元復合體,從而激活NF-kB信號。
那么除此之外CARD9還有沒有其它的作用呢?從氨基酸組成角度分析,我們知道CARD9蛋白N端有一個CARD結構域,而其C端氨基酸序列的定性與功能還不清楚。在zui近的一項研究中,來自哈佛醫學院的Ramnik J. Xav研究組發現了CARD9蛋白 C端在天然免疫調控過程中的作用,相關結果發表在zui近一期的《immunity》雜志上。
首先,作者們在人群中尋找并收集到了多種天然的CARD9蛋白突變類型,通過比較發現,這些天然的突變體大多集中在CARD9的C端。之前已知的一類CARD9突變(S12N)能夠導致患者更加容易患IBD,而其C端缺失之后(△11),無論是否存在上述突變,患者對IBD的抵抗性均明顯提高。這一結果說明CARD9蛋白的C端在天然免疫信號傳導中具有重要的作用。
為了進一步研究C端的缺失是如何引發上述保護效應的,作者們將兩類不同的CARD9突變(S12N,S12N△11)轉入CARD9-/-的小鼠骨髓樹突狀細胞中。通過DECTIN等受體的特異性刺激,觀察下游炎性因子的釋放。結果顯示:在S12N存在的情況下,特異性的刺激能夠引發強烈的炎性因子的釋放(TNF-a,IL-6),而當轉入S12N△11后,刺激狀態下TNF-a,IL-6的釋放受到了明顯的抑制。這一結果肯定了CARD9 C端對免疫信號傳遞的作用。另外,作者將C端缺失的CARD9突變體轉入野生型的人源單核細胞系THP-1以及原代單核細胞中,結果顯示,這一突變體能夠競爭性地抑制內源CARD9的活性,從而抑制炎性因子的釋放。
那么CARD9的C端到底扮演了什么樣的角色呢?通過親和層析與質譜技術,作者們鑒定出了特異性與CARD9 C端相互作用的蛋白TRIM62。這一發現得到了后續生化與顯微成像技術的驗證。接下來,作者研究了上述蛋白質的相互作用的生物學效應。由于TRIM62蛋白能夠特異性的將靶蛋白進行泛素化修飾,作者對此進行了檢測。結果發現:TRIM62可以催化CARD9蛋白K27位的泛素化修飾,而不能催化C端缺失突變的泛素化修飾。
之后,作者希望了解他們發現的泛素化修飾是否決定了CARD 9的生物學功能。通過構建CARD 127位的賴氨酸突變體(即將TRIM62介導的泛素化的關鍵位點進行突變),發現該突變體也不能被成功泛素化。同時也不能介導炎性因子的釋放。
zui終,作者比較了野生型小鼠與TRIM62-/-小鼠在白色念珠菌感染過程中的反應差異。結果顯示,突變體小鼠對抗真菌的免疫反應受到了嚴重的破壞,真菌感染能力大幅增強。
綜上,作者發現了CARD9蛋白在真菌感染中的特殊作用,并鑒定出了TRAM62的相關作用。
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