树突状细胞来源的蛋白激酶TAO3在免疫反应中的调控作用及机制研究

Interaction and recognition of protein plays a key regulation function in the processing of immune signaling transduction. For example, interaction of various proteins and formation of signaling molecules complex are common and important physiological activity during the processes of innate immunity, adaptive immunity and antigen processing and presentation. Therefore protein interaction and recognition, and the formation of signaling molecules, are hot topics in the frontiers of immune signaling transduction. TAO3 (thousand and one-amino acid protein kinase 3) is a serine/threonine protein kinase, and is widely expressed in a variety of immune cells. Few researches indicated that TAO3 may regulate the mitogen-activated protein kinase signaling pathway; whereas its function in immune response has remained unclear. So, we plan to explore the function and the molecular mechanism of TAO3 during innate immunity (macrophages and dendritic cells as model) and adaptive immunity (T cells as model). Meanwhile, we will further explore the possible regulation function and the associated molecular mechanisms for TAO3 by using disease models, such as infectious disease model, inflammation disease model and autoimmune disease model (collagen-induced arthritis and experimental autoimmune encephalomyelitis). Our study may identify the new and key function of TAO3 in immune response, and possibly provide new mechanistic explanations or therapeutic strategy for immune disorder-related diseases.

在免疫反应信号传递过程中，蛋白质的相互作用和识别起着至关重要的调控作用，如在天然免疫、适应性免疫、抗原加工和递呈等免疫活动过程中均伴随着蛋白的相互作用以及信号分子复合体的形成。因此，蛋白质的相互作用和识别，蛋白信号分子复合体的形成一直是免疫信号传递研究领域中的热点。TAO3是一种丝/苏氨酸蛋白激酶，广泛表达于各种免疫细胞，有限的文献提示其参与MAPK信号通路调节，但其在免疫领域的相关研究甚少。因此，我们拟对TAO3在天然免疫（以巨噬细胞和树突状细胞为模型）和获得性免疫（以T细胞为模型）过程中的调节作用及其分子机制进行深入研究，并利用感染模型、炎症模型以及CIA 或EAE等自身免疫病模型研究TAO3的免疫调节作用和分子机制，以期发现TAO3参与免疫反应的调控的新功能及作用机制，并为免疫相关疾病提供新的发病机理解释和防治策略。

蛋白激酶介导的磷酸化修饰是最常见和最重要的蛋白修饰方式之一，在细胞各种生物学活动中有着至关重要的作用。因此，新蛋白激酶的发现、蛋白激酶新功能以及新机制的研究一直基础医学研究，尤其是免疫学研究领域的前沿热点。TAO3是一种Ste-20样的丝/苏氨酸蛋白激酶，少许研究提示TAO3可能在紫外线损伤、肿瘤或帕金森氏病中发挥重要调控作用。目前关于TAO3在免疫学领域的研究鲜有报道，所以本课题主要探讨了TAO3在天然免疫反应中的调控作用及分子机制。通过RT-PCR，我们发现TAO3广泛表达在多种组织、各种免疫细胞以及多种肿瘤细胞系。通过siRNA干扰，我们发现干扰TAO3表达后能显著抑制多种PRRs 激动剂触发的腹腔巨噬细胞反应，尤其是抑制IFN-β的产生。而在TAO3基因缺陷RAW264.7、TAO3基因缺陷小鼠来源的腹腔巨噬细胞和骨髓来源巨噬细胞中，我们亦得到同样结论。在Tao3−/− RAW264.7瞬时转染TAO3野生质粒和突变质粒TAO3-D165A 及 TAO3-K53M（激酶活性缺失），我们发现野生型TAO3能逆转TAO3缺陷引起的抑制效应，而突变质粒则不能。荧光素酶报告基因提示，过表达TAO3能明显促进TRIF、MAVS以及TBK1信号通路活化所介导的IFN-β荧光素酶报告基因活性，并且以剂量依赖形式促进TRIF、MAVS 和 STING诱导的AP1、NF-kB、Ifnb和IRF3 的活化。小鼠体内实验提示TAO3激酶活性缺陷转基因小鼠和TAO3基因缺陷小鼠感染VSV和HSV后，血清IFN-β显著降低，并且血清病毒滴度和病毒复制能力也显著增加和增强。分子机制研究方面，Western Blot提示，在RAW264.7和BMM中，TAO3缺陷并不影响HSV和VSV诱导的ERK1/2、JNK1/2、p38 和 c-fos磷酸化，但能显著抑制TBK1和IRF3的磷酸化。激酶活性检测显示TBK1的激酶活性明显降低，核提取物ELISA检测显示IRF3的入核也明显减少，而TAO3过表达后能显著逆转。GST-pull down和Co-IP实验进一步提示TAO3能和TBK1相互作用。我们的研究提示在抗病毒免疫反应中，TAO3可能作为TBK1上游激酶参与调控抗病毒免疫反应，其作用机制的阐明可为抗病毒免疫反应机制研究提供新的认识。