EMBO Rep︱陈允梓课题组揭示维生素D受体调控NLRC4炎症小体新机制
作者︱张在奎
责编︱王思珍
编辑︱杨 婵
炎症小体是天然免疫系统的重要组成部分，它是由胞浆内模式识别受体（PRRs）参与组装的多蛋白复合物。NLRC4炎症小体是其中重要的一种炎症小体，可被多种胞内病原菌激活，在抵抗胞内病原菌（(如鼠伤寒沙门氏菌等）感染的过程中发挥关键性作用[1]。目前，围绕NLRC4炎症小体激活的机制研究已成为免疫学领域聚焦的前沿和热点。
2022年7月14日，南京医科大学基础医学院免疫学系陈允梓课题组在国际学术期刊EMBO Reports上发表了题为“Vitamin D receptor enhances the NLRC4 inflammasome activation by promoting NAIPs–NLRC4 association”，揭示了VDR在NLRC4炎症小体激活中的作用及其分子机制。
维生素D受体（VDR）作为一种重要的免疫调节激素，已经被证明在固有免疫和适应性免疫中发挥重要作用。维生素D受体缺乏也被证明在多种炎症性疾病，如炎症性肠病、脓毒症、糖尿病以及哮喘中发挥作用[2]。作者发现在敲除VDR的小鼠骨髓巨噬细胞中， NLRC4炎症小体的激活减弱（图1）。在动物实验中，进一步验证VDR促进NLRC4炎症小体活化并防御沙门氏菌感染（图2）。
图1 VDR缺乏抑制NLRC4炎症小体激活。
（图源：Chen X, et al., EMBO Rep, 2022）
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图2 VDR促进NLRC4炎症小体活化并防御沙门氏菌感染。
（图源：Chen X,et al.,EMBO Rep, 2022）
在进一步的机制研究中，作者通过蛋白质免疫共沉淀实验（Co-Immunoprecipitation，IP）发现，VDR可以与NLRC4蛋白相互作用。一系列的结构域分析表明VDR主要是通过C端与NLRC4的NACHT以及LRR结构域相互作用（图3）。
图3 VDR与NLRC4相互作用。
（图源：Chen X, et al., EMBO Rep, 2022）
在炎症小体通路中，NAIPs（NAIP5/NAIP2等）作为微生物分子的受体[3,4]。细菌的配体与NAIPs受体相互作用刺激NAIPs与NLRC4的相互作用，并经过寡聚形成复合物激活炎症小体。作者发现VDR促进NAIP5/NAIP2与NLRC4的相互作用（图4）。
图4 VDR增强了NAIPs与NLRC4的相互作用。
（图源：Chen X, et al., EMBO Rep, 2022）
为了阐明VDR在NLRC4炎性小体激活过程中的精确分子机制，通过分子对接来预测VDR在NLRC4炎性小体形成过程中的关键结合位点。根据计算结果，VDR的Lys123残基作为与NLRC4的蛋白-蛋白相互作用位点频率较高。通过蛋白质免疫共沉淀实验以及沙门氏菌刺激实验证明：VDR的Lys123残基是调节NLRC4炎性小体激活的关键（图5）。
图5 VDR的123位Lys影响VDR调节NLRC4炎症小体激活。
（图源：Chen X, et al., EMBO Rep, 2022
图6 VDR 促进NLRC4炎症小体激活的模式图
（图源：Chen X, et al., EMBO Rep, 2022）
文章共同第一作者为南京医科大学基础医学院免疫学系硕士研究生陈昕和张在奎，通讯作者为南京医科大学基础医学院免疫学系陈允梓教授，南京大学生命科学院张晶副教授和中国医科大学生物药物学院李家璜副教授。这项研究得到国家自然科学基金项目，江苏省高校自然科学研究项目-重大项目和南京医科大学科技发展基金-重大项目等多项基金的资助。
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参考文献：
[1] Sundaram,
B. and T.D. Kanneganti, Advances in Understanding Activation and Function of
the NLRC4 Inflammasome. Int J Mol Sci, 2021. 22(3).
[2] Ismailova, A. and J.H. White, Vitamin D, infections and immunity. Rev Endocr Metab Disord, 2022. 23(2): p. 265-277.
[3] Zhao Y, Yang J, Shi J, Gong YN, Lu Q, Xu H, Liu L, Shao F, The NLRC4 inflammasome receptors for bacterial flagellin and type III secretion apparatus. Nature, 2011. 477(7366): p. 596-600.
[4] Silvia Lucena Lage, Carla Longo, Laura Migliari Branco, Thaís Boccia da Costa, Carina de Lima Buzzo, Karina Ramalho Bortoluci, Emerging Concepts about NAIP/NLRC4 Inflammasomes. Front Immunol, 2014. 5: p. 309.
本文完