E3连接酶TRIM26通过泛素化降解核内的IRF3负向调控IFN-β的产生和抗病毒免疫反应

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目的:  TRIM26作为TRIM家族中重要的一员,之前在天然免疫中的研究是非常少的,鉴于TRIM家族的相似结构特点,考虑TRIM26作为一种E3连接酶是否会在天然免疫应答中起到泛素化修饰的作用,是否参与到TLR,RLR,NLR以及DNA信号通路介导的Ⅰ型干扰素的产生之中,并对机体的抗病毒免疫起到调控作用,同时验证TRIM26作用的靶分子以及是通过何种形式的泛素化形式起到相应的作用。  方法:  1.病毒感染对TRIM26的调控  1.1 病毒感染对TRIM26表达的影响  取小鼠的各种组织,利用Western Blotting方法,检测小鼠各组织中的TRIM26蛋白的表达。用LPS和poly(I∶C)刺激,以及SeV感染小鼠腹腔原代巨噬细胞,利用Western Blotting方法检测TRIM26在各种刺激以及感染情况下的表达变化。  1.2 TRIM26在细胞内的定位  构建带GFP荧光标签的TRIM26过表达载体,转染到HEK293细胞,利用免疫荧光技术观察TRIM26在细胞内的定位,同时,用LPS刺激或是SeV感染之后,免疫荧光检测一下TRIM26定位的变化。  2.TRIM26负向调控IFN-β的产生和抗病毒免疫  2.1 TRIM26过表达对IFN-β产生的影响  在RAW264.7细胞系中,转染TRIM26过表达载体以及IFN-β报告基因载体,培养过夜,之后用LPS和poly(I∶C)刺激转染过的RAW264.7细胞系,报告基因检测IFN-β活性水平。同样方法,利用报告基因方法在稳定表达TLR3,TLR4受体的HEK293细胞中检测TRIM26对IFN-β报告基因的活性水平。  2.2 TRIM26干扰之后对IFN-β产生的影响  取小鼠的腹腔原代巨噬细胞,利用转染小干扰RNA的方法,将TRIM26相应的干扰RNA转染进巨噬细胞,用LPS和poly(I∶C)刺激,以及SeV感染,ISD转染相应的时间,ELISA方法检测IFN-β的产生变化。  2.3 TRIM26的抗病毒影响  将TRIM26过表达载体转染Hela细胞,然后用VSV进行感染,RT-PCR检测IFN-β的产生变化以及VSV的mRNA水平的变化。将TRIM26过表达载体或是相应的小干扰RNA转染Hela细胞系,24小时后用VSV感染Hela细胞8小时,收集细胞上清,利用病毒空斑试验检测病毒的数量。  3.TRIM26靶分子的寻找  3.1 TRIM26对IRF3报告基因的影响  将TRIM26过表达载体转染稳定表达TLR3,TLR4的HEK293细胞之中,以及转染Hela细胞之中,然后用相应的配体进行刺激,分别用LPS和poly(I∶C)刺激TLR4,TLR3细胞系,以及SeV感染,ISD转染Hela细胞,利用报告基因方法检测TRIM26对IRF3报告基因的活性水平的影响。  3.2 TRIM26对接头分子的影响  在HEK293细胞中,转染TRIM26过表达载体以及相应的接头分子:TRIF,MAVS,STING+cGAS和TBK1,提取细胞蛋白,用Western Blotting方法检测TRIM26对IRF3磷酸化的影响。同样,转染TRIM26小干扰后,再用LPS刺激以及SeV感染之后,Western Blotting方法检测TRIM26干扰之后对IRF3磷酸化的影响。为了进一步确定TRIM26的靶分子,在HEK293细胞中,转染TRIM26过表达载体以及IRF3报告基因载体,报告基因方法检测TRIM26对各个接头分子TRIF, RIG-Ⅰ,MAVS,TBK1和IRF3引起的IRF3报告基因活性的影响,进一步明确TRIM26作用的靶分子。  结果:  1.病毒感染对TRIM26的调控  1.1 病毒感染诱导TRIM26的表达  取小鼠各组织,利用Western Blotting方法,检测小鼠各组织中的TRIM26蛋白的表达,检测发现在小鼠的肺脏,胸腺,肝脏,脾脏,小肠以及脑组织之中,TRIM26都有大量的表达,但是在心脏和肾脏之中表达较少。用LPS和poly(I∶C)刺激小鼠腹腔原代巨噬细胞时,在4小时开始,TRIM26表达开始出现增加,12到16小时时表达达到高峰,在SeV感染小鼠腹腔原代巨噬细胞时,利用WesternBlotting方法检测发现TRIM26的表达变化与LPS和poly(I∶C)刺激时相似。这说明TRIM26有可能参加到病毒感染引起的信号转导之中。  1.2 病毒感染引起TRIM26的入核  为了明确TRIM26在细胞内的定位,我们构建带GFP荧光标签的TRIM26过表达载体,转染到HEK293细胞,利用免疫荧光技术观察TRIM26在细胞内的定位,发现TRIM26在没有刺激的情况下是定位在细胞质中的。在细胞受到SeV, VSV感染8小时时,免疫荧光检测发现TRIM26出现明显的入核现象,同时,用LPS刺激稳定表达TLR4的HEK293细胞时,免疫荧光检测同样发现TRIM26出现明显的核定位现象。综上诉述情况说明TRIM26在病毒感染时会出现明显的细胞核定位现象。  2.TRIM26负向调控IFN-β的产生和抗病毒免疫  2.1 TRIM26抑制病毒感染引起的IFN-β的产生  为了验证TRIM26在抗病毒免疫反应中的作用,我们用报告基因的方法检测TRIM26对众多的PRRs引起的下游的IFN-β表达的影响。在RAW264.7细胞系中,转染TRIM26过表达载体以及IFN-β报告基因载体,培养过夜,之后用LPS和poly(I∶C)刺激转染过的RAW264.7细胞系,报告基因检测发现转染了TRIM26过表达载体的RAW264.7细胞系的IFN-β报告基因活性明显变弱。同样方法,利用报告基因方法在稳定表达TLR3,TLR4受体的HEK293细胞中检测TRIM26对IFN-β报告基因的活性水平也是出现了明显的下降。接下来,我们在HEK293以及Hela细胞中,共转染了TRIM26过表达载体以及IFN-β报告基因载体,转染过夜之后,用SeV感染以及poly(I∶C)转染进行刺激,转染ISD以及poly(dA∶dT)之后,报告基因检测发现TRIM26能明显下调各种刺激引起的IFN-β的报告基因活性。  2.2 TRIM26干扰之后对IFN-β产生的影响  为了更加直接的研究TRIM26对于IFN-β产生的影响,我们设计了TRIM26的小干扰RNA进行下面的实验。取小鼠的腹腔原代巨噬细胞,利用转染小干扰RNA的方法,将TRIM26相应的干扰RNA转染进巨噬细胞,转染36-48小时之后,用LPS和poly(I∶C)刺激,以及SeV感染,ISD转染分别6小时和12小时,ELISA方法检测发现TRIM26被干扰掉之后,IFN-β的产生出现明显的升高。这些结果说明TRIM26对病原微生物尤其是病毒感染之后引起的IFN-β的产生具有抑制作用。  2.3 TRIM26的抗病毒影响  为了更加直接的研究TRIM26对于机体抗病毒的影响,将TRIM26过表达载体转染Hela细胞,然后用VSV进行感染,RT-PCR检测IFN-β的产生变化以及VSV的mRNA水平的变化。我们发现转染了TRIM26过表达载体的Hela细胞系,产生的IFN-β,相对比于转染了空载体的Hela细胞系来说,IFN-β的表达明显下降,同时VSV mRNA水平在转染了TRIM26过表达载体的细胞系中,出现明显的升高,说明了TRIM26对抗病毒作用具有负向调控作用。接下来,将TRIM26过表达载体或是相应的小干扰RNA转染Hela细胞系,24小时后用VSV感染Hela细胞8小时,收集细胞上清,病毒空斑试验检测发现TRIM26过表达之后,VSV病毒空斑数量明显增多,相似的情况,当用TRIM26小干扰RNA之后,VSV病毒空斑数量出现相应的较少,病毒空斑实验说明了TRIM26对机体的抗病毒反应的负向调控作用。  结论:  1.首次揭示了TRIM26作为E3连接酶在天然免疫中的作用  TRIM26作为TRIM家族中的一员,其E3连接酶功能相对于其他家族成员来说,研究的不是很多,尤其是TRIM26在天然免疫中的作用,更是知之甚少,在这里,我们首先研究了TRIM26在抗病毒天然免疫中的作用,无论是在TLR,RLR还是DNA信号通路中,我们都做了详细的验证与说明。我们的研究证实了TRIM26作为一种E3连接酶可以在天然免疫中发挥重要的调控作用。  2.首次证实了TRIM26特异性的靶向作用于核内的IRF3  IRF3作为机体重要的转录因子,在调控机体的免疫反应中发挥着重要的作用,IRF3的活化需要磷酸化,二聚化以及核转位,之前虽有文章报道过IRF3可以被泛素化降解,但是到目前来说,没有一个明确的研究证实在核内降解活化形式的IRF3,我们的研究证实了TRIM26可以作为E3连接酶,入核之后,在细胞核之中与IRF3相互结合并且可以通过K48位泛素化降解核内活化的IRF3,这在以前是没有被发现过的,我们的研究进一步完善了抗病毒天然免疫的调控机制。
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