Nature: Hippo激酶调控树突状细胞的免疫应答

编者按：

众所周知，蛋白质除了发挥执行者的作用外，还具有调节免疫系统，清除病毒或微生物病原体感染，恶性肿瘤细胞的转化等重要功能。因此，蛋白质组学的方法是适于在分子水平进行免疫学研究的理想工具。上周我们整理了部分免疫学的经典案例（详情请戳：蛋白质组学在免疫学研究中的热点应用），介绍了蛋白质组学与蛋白质修饰等在免疫学及免疫细胞研究中的研究思路。

近日蛋白质组学与修饰组学应用于免疫学研究的文章再次登录Nature，来自St. Jude儿童研究医院迟洪波教授与Jiyang Yu教授、彭军明教授合作，在Nature上发表了题为Hippo/Mst signalling couples metabolic state and immune function of CD8α+ dendritic cells 的研究论文。研究者从蛋白组和磷酸化修饰组学等多个层面比较CD8α+、CD8α-树突状细胞的差异，发现CD8+α树突状细胞呈递抗原多肽给T细胞依赖于Hippo信号通路关键因子MST1/2，同时还发现MST1/2可通过调控线粒体结构，影响能量代谢进而调控 CD8α+树突状细胞的功能。

值得一提的是，2017年这两位科学家在免疫学权威期刊Immunity 上发表研究结果，利用磷酸化组学技术研究T细胞激活后的信号和代谢通路，揭示了T细胞激活后的蛋白变化情况和磷酸化的动态变化。这也启示我们翻译后修饰（如磷酸化、琥珀酰化、甲基化等），在免疫系统间的作用机理值得深入研究。（磷酸化组学揭示T细胞激活后的信号通路和代谢途径的动态变化）。

关键词：Hippo、MST1/2、CD8α ⁺树突状细胞、抗原呈递、蛋白质组学、磷酸化修饰组学、

1研究背景

Hippo信号传导是一种进化上保守的途径，通过调节细胞增殖、凋亡和干细胞自我更新来控制器官大小。Hippo信号途径的失控导致器官大小异常。Hippo途径的核心是激酶级联反应，首先Mst1/2（果蝇Hippo的直系同源物）激酶和SAV1形成复合物，通过磷酸化而激活LATS1 / 2，后者随之磷酸化并抑制转录共激活因子YAP/TAZ，使其不能进入细胞核而激活细胞增殖基因的表达。围绕上述蛋白的调控是免疫研究的热点。

Hippo信号通路结构及组成

2研究速读

一、多组学寻找CD8α⁺、CD8α^-树突状细胞分子水平差异

树突状细胞是先天免疫与适应性免疫之间交流的关键。CD8α+树突状细胞能将抗原呈递给CD8+ T细胞，促进T细胞的细胞毒性反应。而CD8α-树突状细胞则主要呈递给CD4+T细胞。然而，我们目前还不清楚特异性调控CD8α+树突状细胞的分子通路，也不确定这些细胞相关的代谢依赖与调节情况。为了一探究竟，研究人员整合了两种细胞的转录组、蛋白组和磷酸化修饰组的数据，寻找分子水平的差异（图1）。

 图1 两种树突状细胞的三种组学分析

作者设想是否在这两种细胞中存在一个“特殊的”驱动蛋白会有差异表达的情况或者本身不差异表达，但是在修饰水平上有差异。最终发现三个层面的差异蛋白中有共同的36种蛋白激酶，并且在这36中激酶中有6个蛋白激酶是存在于Hippo信号通路中的，其中就包含MST1（图2）。

图2 蛋白通路富集

二、机理研究，揭示Mst1与Mst2对CD8α+树突状细胞的重要调控作用

通过基因表达谱和蛋白互作网络的数据分析，研究人员最终确定了MST1有可能和两类DCs差异相关的关键因子。通过IB实验发现在两种树突状细胞中磷酸化的mst1/2差异明显，同时转录因子YAP磷酸化水平在CD8α +树突状细胞中也明显上调（图3）。

图3 MST1/Stk4在CD8α+树突状细胞的差异存在和初步功能验证

三、构建基因敲除小鼠模型

随后研究人员构建了树突状细胞三种基因缺失的动物模型，观察小鼠体内的各种免疫细胞的分布变化。

（1）特异性敲除mst1/2的小鼠脾脏、外周淋巴结和肠系淋巴结中，CD4+T细胞含量没有变化，而CD8+T细胞含量显著下降，并且CD8+效应T细胞分泌的IFNγ减少。说明特异性删除Mst1/2会破坏CD8+ T细胞的稳态和功能，也会影响抗肿瘤的免疫力

（2）敲除另外两个基因（Yap/Lats1）对T细胞稳态没有影响。

后续研究发现，缺乏Mst1/2的CD8α+树突状细胞，在抗原呈递方面出现了缺陷，而缺乏Mst1/2的CD8α-树突状细胞则大体功能正常。原来，CD8α+树突状细胞内有更多的氧化代谢，而这依赖于Mst1/2的信号通路。

图4 Mst/Hippo信号通路整合线粒体代谢和非经典NF-κB/IL-12信号转导

3小结

利用多维组学是寻找表型差异或者疾病组中的具体作用机制的常用手段，本文利用转录组、蛋白组和磷酸化修饰组联合分析其中的差异表达蛋白，成功富集到Hippo经典信号通路中的部分蛋白，并且进一步发现MST1通过对CD8α +树突状细胞的调节作用影响机体的免疫稳态和能量代谢平衡，并采取了基因敲除的手段在小鼠模型上进行了后续的功能验证。研究发现了选择性驱动CD8α+树突状细胞的基因，让我们更好地理解了免疫系统间的信号交流。

参考文献：

1，Xingrong Du, et al., 2018, Hippo/Mst signalling couples metabolic state and immune function of CD8α+ dendritic cells, Nature.

2, Xingrong Du, et al., 2018, Integrative Proteomics and Phosphoproteomics Profiling Reveals Dynamic Signaling Networks and Bioenergetics Pathways Underlying T Cell Activation. Immunity.

蛋白组学2018文献阅读大赛火热进行

录用就得1000元大奖

详情请戳：阅百家之言，探学术之路--蛋白组学线上文献阅读大赛来袭

更多阅读推荐

磷酸化与抗逆：植物逆境大会热点！磷酸化组学解析植物逆境分子机制

T细胞与免疫：蛋白质组学揭示病毒刺激CD8+T细胞的分化过程

精准医学与蛋白组学

海量文献解读

行业前沿报导

扫码关注/投稿

随时享受科技服务

关于景杰

    本公众平台由全球蛋白质及翻译后修饰的领跑者——景杰生物(PTM BIO)独家支持，景杰生物专业提供常规蛋白质组学及修饰组学研究的解决方案，更能提供高灵敏度的修饰类抗体，满足各类研究需求。

    景杰生物通过整合以组学为导向（包括基因蛋白质组学和组蛋白密码组学）的生物标志物发现、以生物标志物为导向的药物研发、以高质量抗体为基础的诊断试剂盒开发这三个环节，逐步构建起“疾病精准分层”、“精准药物研发”、“疾病精准诊断” 三位一体的精准医疗产业化发展的运作链条，从而为精准医疗产业化开创出一片广阔前景, 并开辟出一条可行路径。