内质网蛋白的cDNA表达文库构建及天然免疫功能筛选研究

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天然免疫作为人体免疫的第一道防线,对于机体抵抗外源病原微生物入侵非常重要。多细胞生物可以通过模式识别受体PRRs(pattern recognition receptors)识别病原微生物的病原体相关分子模式PAMPs(pathogen-associated molecular patterns)或自身损伤相关分子模式DAMP(damage/danger-associated molecular patterns),激活天然免疫信号通路,来维持机体自身稳态并且激活适应性免疫[1]。细胞质内的异源RNA,主要被胞质中RIG-I样受体(RLRs)识别,之后与线粒体外膜的接头蛋白MAVS结合;细胞自身损伤泄露的DNA或异源DNA,可以被胞质中的cGAS识别,继而产生小分子第二信使cGAMP,与位于内质网膜上的STING结合。这两种方式都可以激活下游的信号分子TBK1或IKKε,继而激活IRF3,使其磷酸化并且二聚化之后入核,作为转录因子诱导下游I型干扰素的产生,与NF-κB分子协同使机体能够清除病原微生物。cGAS-STING信号通路对于胞质DNA识别非常重要,除了宿主防御功能,其在炎症疾病、自身免疫性疾病、组织纤维化、肿瘤发生等过程中也有重要作用。STING是一种内质网相关蛋白,定位于内质网膜上,在结合cGAMP之后激活,从内质网上脱落,通过囊泡转运,易位到高尔基体上,同时募集下游激酶和转录因子,介导信号的传递[2]。但是STING从内质网上转位的分子机制以及具体有哪些内质网蛋白参与STING转位激活目前还不清楚,这也是领域内的热点和难点问题。本研究拟用构建内质网蛋白的cDNA文库为载体,同时结合分子水平与细胞水平的功能性实验,探究内质网蛋白在cGAS-STING信号通路中的作用。根据人类蛋白图谱中提供的信息,大约有483个基因编码的蛋白可能定位于内质网上,占人类编码基因总数的2%,其中有235种内质网蛋白已经过免疫荧光等实验验证。对照人类cDNA文库(Human ORFeome 5.1/Invitrogen ORF LITE Clones),我们获得了197个内质网蛋白的cDNA序列。通过Gateway重组克技术,我们成功将文库cDNA构建到p DEST-N-Flag-HA载体上。并在HEK 293T细胞中进行了蛋白表达情况的检测,其中170个蛋白可以正确表达。接下来利用荧光素酶报告基因检测系统在HEK 293T细胞中进行初步筛选,并发现了多个内质网蛋白参与调控cGAS-STING信号通路。我们围绕其中三个蛋白ERQ124、ERQ78和ERQ63进行了深入研究。荧光素酶报告基因实验证实ERQ78可以抑制cGAS-STING信号通路,ERQ124和ERQ63则能促进cGAS-STING信号通路。通过siRNA干扰研究,我们发现ERQ78和ERQ63对维持STING稳定性显著的调控作用。以上研究为进一步探究内质网蛋白调控cGAS-STING信号通路的功能机制打下了扎实的基础,也为解决STING蛋白转位激活这一领域内热点问题提供了新的思路。
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