炎症因子对FOXP3+调节性T细胞分化与功能的动态影响及其机理研究

Regulatory T cells(Tregs) are indispensable for the maintenance of dominant self tolerance and immune homeostasis. It could suppress the activation, proliferation and effector functions of effector T cells and APCs. Forkhead box P3 (FOXP3) is a master regulatory factor in Tregs, and is necessary for the suppressive function of Tregs. However, it is still unclear how FOXP3 regulates Treg function, especially under different conditions..It becomes evident that the differentiated state of Treg cells is not determined solely by FOXP3. FOXP3 cooperates with its binding partners to form multiple feedback loops to regulate Treg function. In this research, we plan to work on dynamics of FOXP3 complex in the physical and pathological conditions by purifying FOXP3 complex with tandem affinity purification. The molecular mechanisms and signal pathways would be characterized. We also tried to verify the different post-translational modifications of FOXP3 in the different conditions. We would screen Chinese traditional medicines to modulate Treg function according to the new mechanisms we found. Our work would unveil novel mechanisms on Treg regulation and might provide new targets for the therapeutic manipulation of autoimmune diseases and tumors.

调节性T细胞(Treg)通过限制免疫系统过度激活来维持自我耐受和免疫稳态。叉头状转录因子家族P3蛋白(FOXP3)是决定Treg分化与功能的主要转录因子,对维持其生理功能至关重要。在病理环境下，炎症因子如何导致FOXP3+Treg分化异常及功能失活，进而导致免疫系统过度激活，其分子机制尚不清楚。.我们先前的研究显示FOXP3通过与众多转录调控蛋白动态结合形成高分子复合体从而行使其在Treg细胞中的功能。本课题将在前期鉴定FOXP3蛋白复合体亚基组分的基础上，研究在生理和病理特别是炎症因子存在下FOXP3复合物成分的动态变化，各组分蛋白翻译后修饰及其活性调节的分子机制。我们将利用新发现的FOXP3复合物组分为指导性靶点，利用中药单分子库筛选出特异性调节FOXP3活性及Treg功能的抑制剂和激动剂，为自身免疫疾病和其他重大免疫疾病包括哮喘，肿瘤诊断和治疗提供新的药物靶点和研究思路。

我们的前期工作发现了FOXP3转录复合体中的新蛋白DBC1，可以去泛素化FOXP3的去泛素化酶USP44以及磷酸化FOXP3的磷酸激酶PIM1等基因。在此基础上，我们进一步的研究证实：1）DBC1在体内、体外均可介导炎症条件下FOXP3的降解。2）PIM1激酶可以特异性催化FOXP3蛋白Ser422位点磷酸化，从而减弱FOXP3与染色质结合的能力，降低其转录调节活性。同时，我们发现中药小分子山奈酚可以抑制PIM1的活性，减轻大鼠关节炎模型的症状。.此外，我们还发现了以下一些FOXP3的重要调控蛋白：1）我们发现多聚ADP核糖化酶PARP-1通过与FOXP3结合，对其进行多聚ADP核糖化修饰。而这种核糖化修饰会介导FOXP3发生泛素化修饰和降解。同时我们证实PARP-1的两种小分子抑制剂3-AB和AG14361能增强调节性T细胞的免疫抑制功能。2）通过条件性敲除小鼠，证实USP21在体内可以稳定肝脏、肺和唾液腺等器官中的Treg细胞。USP21通过去泛素化修饰来抑制关键转录因子FOXP3蛋白的降解，从而稳定Treg细胞。3）我们还发现泛素连接酶RNF31通过多聚单泛素化FOXP3，稳定Treg细胞的功能，并且这一机制可能在胃癌浸润Treg细胞中起到重要调控作用。.综上所述，我们的研究成果丰富了在炎症及肿瘤环境下，调控FOXP3及Treg细胞的翻译后调控机制，并且通过挖掘作用于调控酶类的小分子抑制剂为相关疾病的治疗提供了可供开发的前体化合物。