MARCH3调节IL-1β诱导的NF-κB活化的分子机制研究

The proinflammatory cytokine interleukin-1 (IL-1) signals via type I IL-1 receptor complex, which leads to activation of the transcription factor NF-κB and induction of a range of downstream proteins involved in inflammatory and immune responses. However, excessive responses would cause harmful damages to the host. IL-1β-triggered inflammation response needs to be effectively terminated to avoid excessive immune responses and harmful damages to the host. In our preliminary study, we found that E3 ubiquitin ligase membrane-associated RING-CH-type finger 3 (MARCH3) as a critical negative regulator of IL-1β-triggered signaling. The specific aims of this project include: 1) To determine the mechanisms of MARCH3-mediated negative regulation of IL-1beta-triggered inflammation response. 2) To investigate the potential relationships between MARCH3 and moderate inflammatory and immune responses in vivo. The successful completion of this project will not only provide an interesting understanding on the delicate regulatory mechanisms that employed by the host to avoid excessive innate immune responses, but also provide potential targets for drug development against infectious and autoimmune diseases.

I型促炎因子白细胞介素1（IL-1）通过IL-1受体复合物识别并激活转录因子NF-κB，产生大量炎症因子和下游一系列的炎症反应。然而，过度的炎症反应会对宿主造成伤害。因此，IL-1β诱导NF-κB信号通路的严格调控对于维持机体健康是非常重要的。我们前期通过报告基因实验筛选出E3泛素连接酶MARCH3能够明显地剂量依赖性地抑制IL-1β诱导的NF-κB的激活。本项目的关键科学问题是：生理条件下，MARCH3如何负向调节机体内促炎因子诱导的炎症反应。为此，本项目的研究内容包括：1. 研究MARCH3参与负向调节IL-1beta诱导NF-κB信号通路的分子机制。2. 研究MARCH3与机体产生适度炎症反应之间的生理相关性。该项目的成功完成有助于了解机体为避免发生过度免疫反应而采用的精细调控机制，并为感染与自身免疫等疾病的防治提供分子靶标和理论基础。

在本项目的前期研究中，我们通过筛选 MARCH 家族表达克隆的方法鉴定出E3泛素连接酶——MARCH3 能够特异性负调控 IL-1b 诱导的NF-kB激活信号通路。过量表达MARCH3能特异性抑制 IL-1b 诱导的NF-kB激活信号通路以及炎症基 因的转录；反之，敲低MARCH3能够协同 IL-1b 诱导的炎症反应信号通路的激活。March3缺失的 BMDM、monocyte以及 MLF 细胞能够协同 IL-1b 诱导的炎症基因的表达。过量表达、敲低或敲除 MARCH3 均对 IL-1b 家族促炎成员 IL-33诱导的炎症反应信号通路的激活没有影响。与野生型小鼠相比，March3基因敲除小鼠对 IL-1b 注射和单增李斯特菌感染后会分泌更多的炎症因子以及具有更高的死亡率。.项目的第二部分，我们通过筛选得到参与调控膜损伤诱导天然免疫应答的重要调节因子牛痘病毒相关激酶 VRK2。我们发现，VRK2特异性地参与膜损伤激活天然免疫应答的调控过程。病毒感染后，Vrk2-/-小鼠不能有效产生干扰素 IFN-b和细胞因子CXCL10。Vrk2-/-小鼠脑组织中病毒滴度更高，并且对 DNA 病毒 HSV-1 和 RNA 病毒 EMCV 感染II膜损伤诱导天然免疫应答的分子机制III造成的死亡更敏感。因此，通过对Vrk2基因敲除小鼠的研究，我们进一步证明膜损伤诱导的天然免疫应答是机体抵抗病原微生物感染的重要组成部分。