文獻背景

基本信息

摘要

研究內(nèi)容及結(jié)果

1.UXT是CGAS-STING1信號通路的一種新型調(diào)控因子

2.UXT抑制CGAS-STING1信號響應(yīng)

作者研究了過表達UXT是否對CGAS-STING1信號通路有實質(zhì)性影響。通過轉(zhuǎn)染UXT表達質(zhì)粒,，進行RNA-seq實驗,，檢測UXT過表達和對照MEFs在cGAMP刺激后基因表達水平的分子變化。轉(zhuǎn)染成功實現(xiàn)了UXT的高效過表達(圖2A),。與UXT敲除的MEFs的結(jié)果相反,，過表達UXT顯著下調(diào)了cGAMP誘導的大部分差異表達的ISGs表達(圖2B),。此外，顯著下調(diào)的基因在先天免疫反應(yīng),、免疫系統(tǒng)過程,、細胞對干擾素-β的反應(yīng)等生物學過程中高度富集(圖2C)，其中大部分與UXT敲除實驗重疊,。為了進一步證實這一點,，作者通過real-time PCR驗證了IRF3應(yīng)答基因及下游ISG基因的表達變化。在經(jīng)過cGAMP處理的UXT過表達MEFs中,，Ifnb,、Ifna4,、Cxcl10,、Isg15、Ifit1、Rsad2的表達顯著降低(圖2D,E)。此外,，過表達UXT還可以抑制HTDNA或ISD觸發(fā)的IRF3-應(yīng)答基因和ISGs的表達(圖2F,G),，并減弱HTDNA和cGAMP誘導的IRF3磷酸化(圖2H,I),。綜上所述,，這些數(shù)據(jù)表明UXT是CGAS-STING1信號通路的抑制劑,。

3.UXT缺乏增強了CGAS-STING1體內(nèi)信號響應(yīng)

UXT基因缺失導致胚胎早期死亡。為了進一步證實UXT在CGAS-STING1信號通路中的作用，作者將loxP-flanked UXT純合子小鼠(UXTfl/fl)與表達Lyz2/LysM-cre的小鼠雜交，獲得骨髓細胞特異性UXT缺陷小鼠(UXTfl/flCre,UXT條件敲除[cKO]),。為了檢測UXT缺失的有效性,，作者通過western blot方法分析了對照組和UXT cKO BMDMs(骨髓源性巨噬細胞)上的UXT表達,。在UXT cKO BMDMs中基本上沒有觀察到UXT信號(圖3A),，表明UXT在髓系細胞中被有效地敲除。然后從對照組和UXT cKO小鼠制備BMDMs,，用cGAMP刺激,。采用RNA-seq實驗檢測cGAMP處理對照組和UXT cKO小鼠BMDMs基因表達水平的分子變化。結(jié)果表明,，大多數(shù)在用cGAMP刺激后,，UXT cKO BMDMs中差異表達的ISGs相對于對照組表達上調(diào)(圖3B)。UXT cKO BMDMs中顯著上調(diào)的基因在CGAS-STING1信號通路相關(guān)的生物學過程中強烈富集,，包括先天免疫反應(yīng),、免疫系統(tǒng)過程和細胞對干擾素-β的反應(yīng)(圖3C)。根據(jù)RNA-seq數(shù)據(jù),，實時PCR結(jié)果顯示,，與對照BMDMs相比，cGAMP處理的UXT cKO BMDMs中Ifnb,、Ifna4,、Cxcl10、Isg15,、Ifit1,、Rsad2的表達顯著增加(圖3D,E)。當使用HTDNA和ISD作為刺激時,，也得到了類似的結(jié)果,。此外,，UXT的缺失促進了HTDNA和cGAMP誘導的IRF3磷酸化(圖3F),。綜上所述,，這些數(shù)據(jù)證實了UXT在CGAS-STING1信號通路負調(diào)控中發(fā)揮作用,。

在DNA-病毒感染小鼠模型的基礎(chǔ)上,，作者進一步研究了UXT的體內(nèi)功能,。作者給UXT cKO小鼠和對照組同窩小鼠靜脈注射HSV-1,，并監(jiān)測它們的存活率,。UXT cKO小鼠感染HSV-1后的死亡率低于對照組(圖3G)。此外,，在感染單純皰疹病毒1型(HSV-1)后,，UXT cKO小鼠血清中IFNB蛋白的豐度明顯高于對照組小鼠(圖3H)。此外,，UXT cKO小鼠在HSV-1感染后，清除病毒的能力增強,，減少肺部炎癥細胞浸潤和組織損傷(圖3I),。UXT cKO小鼠肺和脾臟組織中Ifnb和Ifna4 mRNA的表達明顯高于對照組(圖3J)。這些結(jié)果表明UXT在體內(nèi)負調(diào)控CGAS-STING1信號通路中的作用,。

4.UXT在STING1水平上調(diào)控CGAS-STING1信號

為了確定UXT調(diào)控CGAS-STING1信號通路活性的分子機制,，作者在HEK293細胞中過量表達UXT和CGAS、STING1,、TBK1或IRF3 5D以及IFNB-熒光素酶報告基因,。前期研究發(fā)現(xiàn)，CGAS-STING1-TBK1-IFR3軸的每個基因過表達均強烈激活CGAS-STING1信號通路,，導致IFNB的誘導,。因此，通過操縱UXT表達,，同時過表達CGAS,、STING1、TBK1或IRF3 5D,，可以確定更特異的UXT調(diào)控的信號傳導事件,。結(jié)果顯示，UXT可以減弱CGAS和STING1誘導的I型IFN信號,，但不能減弱TBK1或IRF3 5D(圖4A),。作者只觀察到在UXT敲除細胞中CGAS和STING1介導的I型IFN信號通路顯著增加(圖4B),。在此外，UXT顯著影響cGAMP誘導的IRF3應(yīng)答基因的激活(圖1D,E,，圖2D,E,，圖3D,E)。由于CGAS和TBK1分別在CGAS-STING1信號轉(zhuǎn)導軸中作用于STING1的上游和下游,，這些數(shù)據(jù)表明,，UXT在STING1水平調(diào)控CGAS-STING1信號介導的I型IFN信號。緊接著,，作者驗證了UXT對STING1的調(diào)控作用,。共免疫沉淀和免疫印跡分析顯示，UXT與STING1特異相關(guān),，而UXT不與CGAS,、TBK1或IRF3相互作用(圖4C)。作者發(fā)現(xiàn)UXT和STING1之間的關(guān)聯(lián)是動態(tài)調(diào)節(jié)的,。HTDNA處理后,，UXT與STING1發(fā)生相互作用，而HTDNA處理前,，UXT與STING1的相互作用可以忽略不計,，說明在激活CGAS-STING1信號通路后，UXT與STING1特異結(jié)合(圖4D),。在cGAMP刺激后的UXT和STING1免疫沉淀實驗中也觀察到了類似的結(jié)果(圖4E),。此外，作者進行了鄰近連接實驗,，以證實HTDNA刺激后UXT與STING1相互作用(圖4F),。綜上所述，這些數(shù)據(jù)證實了UXT在CGAS-STING1信號激活后與STING1相互作用,。

5. UXT促進STING1的自噬降解

先前的研究報道,，在CGAS-STING1信號激活后不久，STING1開始降解,。作者注意到,，HTDNA處理顯著降低了STING1的蛋白水平。發(fā)現(xiàn)UXT過表達導致HTDNA刺激后STING1的加速降解(圖5A),。當使用ISD和cGAMP作為刺激時,，也觀察到了類似的結(jié)果(圖5B,C)。為了進一步驗證這些結(jié)果,，作者在HTDNA刺激后測定了UXT敲除細胞中STING1的蛋白水平,，發(fā)現(xiàn)UXT敲除抑制了STING1的降解(圖5D)。此外,，UXT敲除也阻礙了在ISD和cGAMP刺激后的STING1降解(圖5E,F),。綜上所述,，這些數(shù)據(jù)表明UXT促進了STING1的降解。

在真核細胞中,，蛋白質(zhì)降解主要依賴于兩條途徑：泛素-蛋白酶體系統(tǒng)和自噬-溶酶體途徑,。作者進一步研究了兩條通路中哪一條可能參與了UXT介導刺激后STING1降解。研究發(fā)現(xiàn),，自噬抑制劑3-MA(3-甲基腺嘌呤)和自噬-溶酶體抑制劑氯喹的處理可以恢復(fù)UXT過表達的STING1蛋白豐度下調(diào),，而蛋白酶體抑制劑MG132則不能(圖5G,H)，這表明UXT促進了STING1的自噬降解,。為了證實這一點,，作者進一步研究了UXT對自噬潮的影響，通過測定LC3的脂化,，LC3是一種特征良好的自噬指標,，自噬活性增加后升高。結(jié)果顯示,，在UXT敲除細胞中LC3-II顯著降低,，在UXT過表達細胞中LC3-II顯著升高，說明UXT提高了自噬活性(圖5I),。此外,，UXT介導的IFN信號抑制在自噬抑制細胞中也被*消除(圖5J)。綜上所述,，這些結(jié)果表明UXT促進了STING1的自噬降解,，從而進一步抑制STING1介導的I型IFN信號通路。

6.UXT促進了SQSTM1和STING1的互作

作者繼續(xù)探索UXT如何調(diào)控STING1自噬降解,。已知有四種自噬受體可選擇性靶向自噬降解蛋白：SQSTM1、NBR1,、CALCOCO2/NDP52和OPTN(opti-neurin),。為了確定UXT介導的STING1自噬降解是由哪一種受體參與的，作者通過免疫沉淀和免疫印跡檢測UXT與這4種自噬受體的相互作用,。研究發(fā)現(xiàn),，UXT與SQSTM1特異相關(guān)，而未觀察到UXT與其他三種自噬受體之間的相互作用(圖6A-D),。為了檢驗這些發(fā)現(xiàn)的生理相關(guān)性,，作者用HTDNA刺激細胞，發(fā)現(xiàn)在DNA模擬刺激后,，UXT與SQSTM1強相關(guān)(圖6E),。此外，在cGAMP刺激后,，UXT也與SQSTM1相關(guān)(圖6F),?？傊@些數(shù)據(jù)表明UXT在CGAS-STING1信號激活過程中與SQSTM1相互作用,。此前有研究報道SQSTM1與STING1相互作用并介導STING1自噬降解,。作者發(fā)現(xiàn)，在cGAMP刺激下,，通過免疫沉淀和免疫印跡分析,，SQSTM1與STING1相互作用。并發(fā)現(xiàn)UXT在HTDNA刺激后與SQSTM1和STING1同時相互作用(圖6G),。此外,，作者還發(fā)現(xiàn)，與對照組相比,，UXT敲除細胞在HTDNA刺激后,，SQSTM1和STING1的相互作用顯著降低圖6H)。當使用cGAMP作為刺激時也得到了類似的結(jié)果(圖6I),。相反,，在HTDNA或cGAMP刺激后，與對照細胞相比,，在UXT過表達細胞中SQSTM1和STING1的相互作用顯著增強(圖6J,S4C),。為了進一步確定UXT與SQSTM1和STING1相互作用的結(jié)構(gòu)域，作者利用一系列UXT的缺失突變體,，發(fā)現(xiàn)UXT與SQSTM1-STING1相互作用需要UXT的N末端區(qū)域,。綜上所述，這些數(shù)據(jù)表明,，UXT促進了SQSTM1和STING1的相互作用,，從而促進了STING1的自噬降解。

7.UXT可緩解SLE患者的I型干擾素異常

SLE是一種常見的自身免疫性疾病,，其特點是I型IFNs和ISGs的異常誘導,。考慮到UXT在調(diào)節(jié)STING1介導的I型IFN信號通路中的重要作用，作者研究了UXT在SLE患者中是否失調(diào)。作者對1211名SLE患者和139名健康者的4個大規(guī)模白細胞和PBMCs細胞基因表達譜進行了整合分析,。發(fā)現(xiàn)在所有四個獨立的SLE組中，UXT的表達均顯著受損(圖7A, Wilcoxon 秩和檢驗,，p<10e^?5)。UXT在SLE患者的T細胞,、B細胞和單核細胞中均有下調(diào),，且沒有明顯的細胞型特異性(圖7B)。UXT的表達表現(xiàn)出與I型IFN信號強負相關(guān),，I型IFN信號是通過21個成熟的ISGs(也稱為21個IFNG信號)測量的,。在所有四個SLE組中,，幾乎所有的比較中，UXT與這21個ISG基因的表達均呈顯著的負相關(guān)(圖7C,皮爾遜相關(guān),，F(xiàn)DR<0.05),，并且UXT與21個ISG基因的整體表達相關(guān)性顯著低于作為背景的四個SLE組(圖7D,Wilcoxon 秩和檢驗，p<10e^?10),?；谶@些觀察結(jié)果，作者研究了UXT表達是否可以調(diào)控SLE患者的I型IFN信號,。從SLE患者的血液樣本中分離PBMCs,，并通過電穿孔轉(zhuǎn)染空載體(Vec)或UXT表達質(zhì)粒(UXT)。轉(zhuǎn)染UXT表達質(zhì)?；蚱鋵φ召|(zhì)粒48 h后,，UXT處理的SLE患者外周血單核細胞中UXT mRNA水平明顯高于Vec處理的SLE患者外周血單核細胞中UXT mRNA水平(圖7E)。在UXT處理的SLE患者PBMCs,IFNB和ISGs(CXCL10,ISG15,ISG54,ISG56)mRNA水平顯著降低(圖7F-J),，表明UXT減弱了SLE患者PBMCs中的I型IFN信號應(yīng)答,。綜上所述，這些數(shù)據(jù)表明UXT可能是緩解SLE患者外周血單核細胞中異常I型IFNs的抑制因子,。

作者進一步研究了UXT在TMPD誘導的小鼠狼瘡模型中的作用,，與對照組小鼠相比，UXT cKO小鼠TMPD誘導的ISGs如Ifit1,、Ifit3,、Rsad2、Isg15和Gbp6表達明顯增加,，這與UXT對ISGs表達的負調(diào)控作用一致,。狼瘡腎炎是SLE的病理特征之一，其特點是腎小球免疫復(fù)合物沉積和尿素氮和肌酐蓄積,。作者觀察到,，在TMPD治療后，UXT cKO小鼠的肌酐和尿素氮水平明顯高于對照組小鼠,。此外，與對照組小鼠相比,，UXT cKO小鼠腎小球IgG沉積也有所升高,。總之,，這些數(shù)據(jù)表明,，UXT缺乏導致了ISGs的表達增加，并在TMPD誘導的小鼠狼瘡模型中加劇了實驗性狼瘡腎炎,。

結(jié)論

索萊寶生化試劑盒貨號以“0",、“5"結(jié)尾,，分別代表兩類反應(yīng)體系。以“0"結(jié)尾的代表試劑盒所用方法為分光光度法（反應(yīng)體系約1mL）,，可以用分光光度計進行檢測,；以“5"結(jié)尾的試劑盒代表所用方法為微量法（反應(yīng)體系約0.2mL），可以用分光光度計或者酶標儀進行檢測,。