TNFAIP3-DEPTOR复合物通过自噬调节强直性脊柱炎单核细胞中的炎症小体分泌

TNFAIP3-DEPTOR complex regulates inflammasome secretion through autophagy in ankylosing spondylitis monocytes.

作者信息Yue Zhai, Peng Lin, Zhuan Feng, Huanyu Lu, Qing Han, Jun Chen, Yang Zhang, Qian He, Gang Nan, Xing Luo, Bin Wang, Fei Feng, Fenyong Liu, Zhinan Chen, Ping Zhu
PMID29940800
期刊Autophagy
发布时间2018
DOI10.1080/15548627.2018.1458804

实验完整度

包含患者样本、细胞模型、分子机制和功能验证等多层级实验,验证了TNFAIP3-DEPTOR复合物通过自噬抑制炎症小体的机制。

主要模型

THP-1细胞 HEK293T细胞 强直性脊柱炎患者外周血单核细胞 健康对照外周血单核细胞

重点核对

TNFAIP3在AS非经典单核细胞中表达降低(流式细胞术,MFI) TNFAIP3与DEPTOR相互作用并稳定DEPTOR(co-IP,GST pull-down,酵母双杂交) TNFAIP3-DEPTOR复合物在LPS早期诱导自噬(LC3-II表达,TEM,RFP-GFP-LC3) TNFAIP3-DEPTOR缺乏导致NLRP3炎症小体激活和IL1B分泌增加(ELISA,Western blot) TNFAIP3锌指4-7结构域负责与DEPTOR相互作用并诱导自噬

摘要

强直性脊柱炎(AS)是一种慢性自身免疫性炎症疾病,在轴向骨骼中具有严重的炎症症状。强直性脊柱炎的病因尚不清楚。TNFAIP3,也称为A20,利用泛素相关功能调节免疫激活,其缺陷与自身免疫性疾病高度相关。然而,TNFAIP3在人类AS中的作用尚未报道。我们的目的是研究TNFAIP3在强直性脊柱炎中的作用和机制。通过流式细胞术测量AS外周血中不同类型免疫细胞上的TNFAIP3表达。在体外,用TNFAIP3 shRNA慢病毒转染单核细胞,并使用实时PCR和ELISA检测IL6和IL1B的激活。通过GST pull-down、酵母双杂交系统、共聚焦显微镜和免疫共沉淀确定了新的相互作用复合物TNFAIP3-DEPTOR。使用透射电子显微镜、RFP-GFP-LC3腺病毒和LC3表达进行自噬检测。在这里,我们显示AS外周血非经典单核细胞中TNFAIP3表达降低。在正常单核细胞中,TNFAIP3诱导自噬,这限制了LPS刺激早期阶段的炎症小体激活。TNFAIP3的锌指结构域能够与DEPTOR相互作用并稳定DEPTOR。TNFAIP3和DEPTOR在LPS处理后共同迅速促进自噬,以防止NLRP3炎症小体形成。最后,AS非经典单核细胞中TNFAIP3和DEPTOR的缺乏促进了炎症小体激活。我们的研究表明,TNFAIP3-DEPTOR复合物诱导的早发自噬对于自身免疫性疾病中的免疫抑制至关重要。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
TNFAIP3在强直性脊柱炎中的作用及其机制,特别是其通过自噬调节炎症小体分泌的潜在机制。
核心机制
TNFAIP3与DEPTOR形成复合物,通过锌指结构域与DEPTOR相互作用并稳定DEPTOR,在LPS刺激早期诱导自噬,从而抑制NLRP3炎症小体形成和IL1B分泌。
主要证据
AS患者非经典单核细胞中TNFAIP3和DEPTOR表达降低,与血清IL1B和IL18水平负相关;在THP-1和HEK293T细胞中,TNFAIP3或DEPTOR敲低抑制自噬并增强NLRP3炎症小体激活,过表达则相反。
研究意义
揭示了TNFAIP3-DEPTOR复合物通过自噬抑制炎症小体的新机制,为强直性脊柱炎的发病机制提供了新理论,可能有助于开发新的治疗策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测AS患者外周血中TNFAIP3表达

评估TNFAIP3在AS患者不同免疫细胞中的表达水平。

通过流式细胞术检测AS患者和健康对照外周血PBMC中淋巴细胞、单核细胞、粒细胞以及单核细胞亚群的TNFAIP3表达。

2

验证TNFAIP3对单核细胞炎症因子分泌的影响

确定TNFAIP3下调对LPS诱导的IL6和IL1B分泌的影响。

使用TNFAIP3 shRNA或siRNA敲低THP-1细胞中TNFAIP3,经PMA分化后,用LPS刺激,检测IL6和IL1B mRNA及分泌水平。

3

检测TNFAIP3对自噬的影响

探究TNFAIP3是否参与LPS诱导的自噬调节。

通过Western blot检测LC3-II表达,使用RFP-GFP-LC3腺病毒检测自噬流,透射电镜观察自噬体/自噬溶酶体形成。

4

鉴定TNFAIP3与DEPTOR的相互作用

确定TNFAIP3是否与DEPTOR相互作用并稳定DEPTOR。

通过免疫共沉淀、GST pull-down、酵母双杂交和共聚焦显微镜验证相互作用,通过CHX追踪实验检测DEPTOR蛋白稳定性,并通过截短体分析确定相互作用结构域。

5

验证TNFAIP3-DEPTOR复合物功能

证明TNFAIP3和DEPTOR协同促进自噬并抑制炎症小体。

在THP-1和HEK293T细胞中敲低或过表达DEPTOR,检测LC3-II、NLRP3、CASP1表达和IL1B分泌。

6

检测AS患者血清细胞因子及单核细胞蛋白表达

验证体外结果在AS患者中的相关性。

通过ELISA检测AS和HC血清IL6、IL1B、IL18水平,通过Western blot检测分选的非经典单核细胞中TNFAIP3、DEPTOR、NLRP3、LC3-II表达。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
pCMV3-TNFAIP3-HisSino BiologicalHG12089-CH
pCMV3-DEPTOR-HisSino BiologicalHG20040-CH
pCMV3-TNFAIP3-GFPSparkSino BiologicalHG12089-ACG
pCMV3-DEPTOR-OFPSparkSino BiologicalHG20040-ACR
NFKB报告荧光素酶GenomeditechGM-021001
pmCherry-LC3YoubioVT8111
pCMV3对照载体Sino BiologicalCV015
pCMV-FLAGBeyotimeD2722
Matchmaker Gold酵母双杂交系统Clontech630489
RFP-GFP-LC3腺病毒HANBIOHB-LP210 0001
TNFAIP3 shRNA慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-37655-V
阴性对照shRNA慢病毒颗粒Santa Cruz Biotechnologysc-108080
佛波醇12-十四酸酯13-乙酸酯Cayman Chemical10008014
脂多糖Sigma-AldrichL2630
氯喹Sigma-AldrichC6628
MG-132Cell Signaling Technology2194
RPMI-1640培养基Thermo Scientific11875-093
胎牛血清Thermo Scientific10100-147
青霉素/链霉素Thermo Scientific15240062
嘌呤霉素Thermo ScientificA1113803
淋巴细胞分离液MP Biomedicals0850494
CD3E-PEBiolegend300308
CD4-PerCPBiolegend317432
CD8A-APCBiolegend301014
ITGAM/CD11b-APCBiolegend301309
CD14-PE/Cy7Biolegend301814
CD15-PEBiolegend301905
CD19-PerCPBiolegend302228
IL2RA/CD25-APCBiolegend356109
PTPRC/CD45RA-PEBiolegend304108
PTPRC/CD45RO-PE/Cy7Biolegend304229
FCGR3/CD16-APCBiolegend302011
抗TNFAIP3 (Alexa Fluor® 488)Abcamab197541
IL-17A-APCBiolegend512333
FOXP3-PEBiolegend320107
FACSCalibur流式细胞仪BD Pharmingen--
FACSAria IIIBD Pharmingen--
RIPA裂解缓冲液BeyotimeP0013B
蛋白酶抑制剂Roche04693159001
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23250
PVDF膜EMD MilliporeIPVH00010
抗TNFAIP3小鼠抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166692
抗TNFAIP3山羊抗体Santa Cruz Biotechnologysc-32525
抗DEPTOR小鼠抗体Santa Cruz Biotechnologysc-398169
抗DEPTOR兔抗体Proteintech20985-1-AP
抗MTOR兔抗体Santa Cruz Biotechnologysc-1550-R
抗LC3B兔抗体Cell Signaling Technology3868
抗NLRP3大鼠抗体R&D SystemsMAB7578
山羊抗小鼠抗体Thermo Scientific31430
山羊抗兔抗体Thermo Scientific32460
山羊抗大鼠抗体Thermo Scientific31470
兔抗山羊抗体Thermo Scientific31402
抗ACTB小鼠抗体HuaBioM1210-2
免疫共沉淀试剂盒Thermo Scientific26149
银染试剂盒Sangon BiotechC500021
Gel Doc EZ成像系统BIO-RAD--
Triton X-100BeyotimeST795
山羊血清Thermo Scientific16210072
驴抗小鼠抗体,Alexa Fluor 555偶联物Thermo ScientificA-31570
驴抗小鼠抗体,Alexa Fluor 488Thermo ScientificR37114
驴抗兔抗体,Alexa Fluor 488Thermo ScientificA-21206
驴抗兔抗体,Alexa Fluor 555Thermo ScientificA-31572
驴抗大鼠抗体,Alexa Fluor 488Thermo ScientificA-21208
山羊抗兔抗体,DyLight 650Thermo Scientific84546
DAPIVector LaboratoriesH-1200
IX73显微镜系统Olympus--
A1R-A1共聚焦激光显微镜系统Nikon--
TECNAI G2 Spirit Biotwin系统FEI company--
谷胱甘肽琼脂糖珠BBI Life SciencesBSP031
E.Z.N.A.总RNA提取试剂盒IIOMEGA BioTekR6934-02
PrimeScript® RT试剂盒TaKaRaDRR037A
SYBR-GreenTaKaRaDRR041A
Stratagene Mx3005P序列检测系统Agilent Technologies--
Lipofectamine 2000Invitrogen11668019
双荧光素酶报告基因检测PromegaE1960
人IL6 ELISA试剂盒DAKEWEDKW12-1060-096
人IL1B ELISA试剂盒DAKEWEDKW12-1012-096
LEGEND MAX人IL1B ELISA试剂盒Biolegend437007
人IL18 ELISA试剂盒NeobioscienceEHC127.96
BIO-RAD酶标仪BIO-RAD--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养和处理
THP-1和HEK293T细胞系来源(ATCC);PMA浓度100 ng/ml激活THP-1 12小时;LPS浓度200 ng/ml;处理时间点
阅读提示:Materials and methods: Cell culture, transfection, and treatment
TNFAIP3敲低/过表达
TNFAIP3 shRNA慢病毒颗粒(Santa Cruz, sc-37655-V)和siRNA(GenePharma公司)的使用;质粒(pCMV3-TNFAIP3-His等)转染
阅读提示:Materials and methods: Plasmids, virus, and reagents; Cell culture, transfection, and treatment
自噬检测
LC3-II表达检测;RFP-GFP-LC3腺病毒(HANBIO)转染;TEM分析(每组超过40个细胞);LPS刺激时间点(0, 1, 4, 8, 24小时)
阅读提示:Results: TNFAIP3 induces autophagy in the early stage of LPS stimulation; Materials and methods: Transmission electron microscopy (TEM)
蛋白互作验证
Co-IP使用抗体和试剂盒(Thermo, 26149);GST pull-down使用GST融合蛋白和His标签蛋白;酵母双杂交系统(Clontech, 630489);共聚焦显微镜
阅读提示:Materials and methods: Co-immunoprecipitation (co-IP) and silver stain; GST affinity-isolation assay; Yeast two-hybrid system; Immunostaining and confocal microscopy
患者样本分析
患者纳入标准(改良纽约标准)和数量(AS n=86, HC n=31);PBMC分离方法;流式细胞术检测TNFAIP3表达(使用抗体克隆号);血清细胞因子ELISA检测
阅读提示:Materials and methods: Patients and primary cell preparation; Flow cytometry and cell sorting; Cytokine ELISA; Results: TNFAIP3 expression is decreased in AS monocytes but unchanged in AS T/B lymphocytes; Decrease in DEPTOR expression facilities IL1B expression in AS peripheral blood