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IKK抑制RIPK1介导的细胞死亡效应机制研究
发布时间:2015-10-09]  阅读次数:502次

来源:分析测试百科网

  肿瘤坏死因子(TNF-a)是一类促炎性细胞因子,关于它的功能与分子机制已经有十分完善的研究结果。TNF作用于细胞膜上的受体TNFR1从而引发一系列的细胞内信号转导过程,从而引起细胞的炎性反应或者细胞死亡。在TNF信号通路中,转录因子NF-kB起着不可或缺的作用:正是NF-KB的激活导致的下游一系列基因的表达使得细胞进入炎性状态。在NF-kB上游有一类起着调节作用的蛋白激酶复合体叫做IKK,它由三个蛋白亚基组成:IKKα,IKKβ,IKKγ。其中,IKKγ起着调节IKK复合体活性的作用。

  TNFR1激活后会形成同源三聚复合体,并且能够吸引下游的蛋白(TRADD,RIPK1,TRAF2,cIAP1/2)形成蛋白复合体cIAP1/2是E3泛素连接酶,它们能够将RIPK1特定位点泛素化,泛素化后的RIPK1能够进一步募集NEMO(IKKγ)并将其也泛素化;另外,泛素化的RIPK1也能够募集TAB2/3与下游激酶TAK1,TAK1最终将IKK磷酸化并激活,引起信号的释放。NF-kB能够促进一些抗凋亡基因的表达,比如c-FLIP,从而抑制TNFR1信号本身导致的凋亡效应。

  目前已知的RIPK1引起的细胞死亡主要包括由FADD-caspase8复合体转导的细胞凋亡与RIPK3-MLKL复合体介导的细胞坏死。虽然我们已经清楚RIPK1的泛素化最早是由cIAP引起的,但激活后的RIPK1如何调控细胞死亡的分子机制目前并不清楚。针对这一问题,来自比利时的Mathieu J.M. Bertrand课题组进行了相关研究,其结果发表在最新一期的《Molecular Cell》杂志上。

  首先,作者利用NEMO-/-/WT小鼠胚胎成纤维细胞(MEF)作为研究对象,分别进行TNF-a/TNF-a+Nec1(一种RIPK1抑制剂)/对照处理,并比较其细胞死亡情况。结果显示,相比于野生细胞,NEMO敲除后的细胞对于TNF-a的刺激凋亡效应十分明显,这说明NEMO有着保护细胞免受TNF-a致死效应的作用。

  另外,作者发现在TNF-a与Nec-1联合刺激的情况下,细胞死亡的程度明显降低,这一结果暗示了TNF-a引起的细胞死亡与RIPK1有关。由于NEMO的主要作用是调节IKKα与IKKβ的活性,作者猜测是否这两个亚基也参与了这一调控过程。之后,作者以IKKα-/-与IKKβ-/-MEF作为对象进行了相同的刺激实验,结果显示,单独敲除任何一个亚基对于TNF-a的刺激的致死效应都不够明显。作者比较了IKKα-/ -IKKβ-/-双敲的MEF,得到了与NEMO-/-相似的实验结果。这些结果表明的确IKKα与IKKβ能够抑制RIPK1介导的细胞凋亡。

  由于IKKα与IKKβ是丝氨酸、苏氨酸蛋白激酶,作者猜测是否这一保护作用依赖于它们的激酶活性。因此,作者利用物种不同类型的IKK酶活抑制剂进行处理,并进行上述刺激。结果显示,药物处理后的细胞在TNF-a的刺激下展现出类似于IKK敲除的致死效应。这一结果表明IKK的保护作用依赖于它的激酶活性。所以作者希望了解IKK的这一作用是否依赖于其下游的NF-KB的活性。作者通过放线菌酮预处理抑制了NF-kB下游基因的表达,实验结果与上述并无太大区别。这一结果证实了IKK的作用不依赖于NF-KB的活性。

  那么IKK是如何影响RIPK1引导的细胞死亡事件的呢?之前的研究我们知道IKK与RIPK1存在物理作用。结合IKK的激酶属性,作者们猜想IKK可能会磷酸化RIPK1从而抑制RIPK介导的死亡信号。通过生化实验,作者发现在野生状态下RIPK1存在磷酸化的状态,这种状态犹豫有高度泛素化的存在因而难以察觉。而在利用NEC-1抑制RIPK1本身激酶活性之后这一磷酸化并未消失,说明RIPK1的磷酸化不是由于自身磷酸化作用造成的。作者发现在IKK活性受损的条件下RIPK1的磷酸化同时受到了影响。这些结果说明RIPK1的磷酸化是由IKK催化导致的。随后,作者通过一系列蛋白互作实验证实:在RIPK1磷酸化的状态下,RIPK1难以与FADD-caspase8形成稳定的复合体,因而难以介导凋亡的发生。

  最后, 作者通过小鼠试验也证明IKK的活性直接影响了RIPK1介导的细胞死亡的事件,并且证明这一效应不依赖于IKK下游的NF-KB的活性。

  综上,作者通过一系列实验说明在TNFR1下游复杂的信号传递过程中,IKK可以不依赖于下游的NF-KB而直接抑制RIPK1介导的细胞凋亡事件的发生。


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