保持基因组的稳定性对于细胞来说是非常重要的,被破坏的DNA会引发细胞的自身免疫激活。之前的研究表明:TREX1作为一种细胞中非常重要的内源DNA核酸外切酶,一直通过其水解受损DNA的能力来清除细胞内需要处理的DNA片段,从而避免免疫激活的发生,进而也预防了自身免疫疾病的发生。于此观点相一致的是,一些自身免疫性疾病如系统性红斑狼疮、AGS综合症、家族性冻疮样狼疮都与TREX1的突变相关。因此,对于TREX1蛋白生物学功能的研究具有非常重要的意义。基于以上观点,目前领域内的研究者普遍都认为TREX1是利用其水解DNA的活性来防止自身免疫激活的发生。然而,我们发现:具有DNA水解活性的TREX1突变体仍然会导致AGS疾病的发生。这就说明目前对TREX1在自身免疫学功能中作用的研究仍不够全面。L1作为人体唯一自身具有活性的逆转座元件,L1的活性过高会导致AGS疾病的发生,同时研究表明TREX1具有对于L1活性的抑制作用。基于以上观点,我们认为在TREX1抑制L1活性以及TREX1与AGS相关疾病的生物学功能方面仍有很多重要的问题急需得到解答:首先,TREX1的DNase酶活性与TREX1抑制L1活性的功能是否相关仍不清楚;其次TREX1抑制L1活性的分子机制仍有待探索;再次,TREX1对于L1活性的抑制与AGS疾病的联系仍不得知。以上这些问题正是这篇研究需要解答的重要问题。通过对TREX1抑制L1活性的生物学功能的探索,我们得到以下成果:1.TREX1对于L1活性的抑制作用与TREX1的DNase活性无关L1占有人类基因组含量的17%,在基因组中有很大的比重,然而其中具有活性的L1只有大约100个拷贝,维持在较低的水平。如果L1的活性升高,就会导致L1逆转录的DNA片段的增多,同时L1逆转录的产物会插入基因组从而对基因组产生极大的破坏作用,这两方面的因素产生的DNA片段会被细胞中的DNA受体识别并最终导致自身免疫激活的发生。TREX1蛋白具有对L1活性很强的抑制作用,从理论上来讲,很可能是TREX1的DNase功能对于L1的活性起到了下调的作用。然而,我们验证了AGS病人体内的两个TREX1的突变体(点突变R114H,V201D)的DNase活性,我们发现即使它们具有很强的水解DNA的能力,它们仍然无法抑制L1的活性。反之,我们尝试了TREX1缺失DNase活性的突变体(D18A,E20A,D130A,H195A,D200A),发现它们虽然没有DNA水解的能力但是具有很强的抑制L1活性的能力。由上述的两个方面我们可以证明:TREX1抑制L1的功能并不需要TREX1本身的DNase酶活性。2.TREX1对于L1的抑制可以保护基因组的完整性L1是一种自身逆转座元件,它可以通过自身表达的蛋白逆转录出cDNA并将产生的片段插入到基因组中,从而对于人类的基因组产生极大的破坏。彗星实验是检测基因组破坏程度的实验方法,我们将L1转染入细胞会发现L1对基因组的破坏产生了彗星现象,但是将TREX1加入系统中,发现彗星尾巴消失,这说明TREX1通过抑制L1的活性来保护基因组免于L1的破坏作用。3.TREX1通过蛋白酶体水解途径下调L1中ORF1p的蛋白含量来抑制L1的活性L1的两个开放阅读框分别表达完成其功能所必需的两个蛋白:ORF1p和ORF2p。我们通过实验验证了TREX1对于ORF1p有很强的降解的作用,并通过蛋白酶体抑制剂MG132确定了TREX1对于ORF1p的降解作用是通过蛋白酶体水解途径完成的。由此,我们完成了对于TREX1抑制L1活性分子机制的探究。4.TREX1的AGS相关的突变体缺失了降解ORF1p的能力,也无法阻止L1介导的对于基因组的破坏,最终导致了AGS等自身免疫疾病的发生。TREX1作为第一个发现的与AGS疾病相关的蛋白被命名为AGS1蛋白,TREX1的突变体也被报道是导致AGS疾病产生的直接原因。我们的研究表明:TREX1的AGS突变体缺失了降解ORF1p的能力,从而无法抑制L1的活性,活性过高的L1一方面会产生多余的DNA片段,另一方面会插入基因组对基因组产生破坏作用,这两方面因素都会引起细胞的自身免疫激活,最终导致AGS疾病的发生。我们的研究成果为此提供了更加详实的证据,同时做了更加完善的解释。总的来说,我们的发现不仅解释了TREX1对于L1活性抑制的全新机制,阐述了TREX1在蛋白质降解途径中的全新功能,我们也阐释了TREX1通过抑制免疫激活的发生从而保护基因组的稳定性的新机制。