RORγt-Raftlin1复合体调控Th17细胞致病性及结肠炎症

RORγt-Raftlin1 complex regulates the pathogenicity of Th17 cells and colonic inflammation.

作者信息Amir Kumar Singh, Ritesh Kumar, Jianyi Yin, John F Brooks Ii, Mahesh Kathania, Sandip Mukherjee, Jitendra Kumar, Kevin P Conlon, Venkatesha Basrur, Zhe Chen, Xianlin Han, Lora V Hooper, Ezra Burstein, K Venuprasad
PMID37591835
发布时间2023-08-17
DOI10.1038/s41467-023-40622-1

实验完整度

高

包含体外细胞实验、基因敲入小鼠模型、多种体内疾病模型及机制验证

主要模型

C57BL/6小鼠及Raftlin1ΔLLNSL基因敲入小鼠 Rag1–/–小鼠 adoptive transfer 结肠炎模型 C. rodentium感染及SFB定植模型 EAE小鼠模型

重点核对

Raftlin1ΔLLNSL小鼠中RORγt-Raftlin1复合体形成被破坏,且Raftlin1ΔLLNSL不与RORγt结合 Raftlin1ΔLLNSL小鼠中C. rodentium诱导的IL-17+IFN-γ+致病性Th17细胞减少,而SFB诱导的IL-17+IL-22+非致病性Th17细胞无变化 Raftlin1ΔLLNSL T细胞 adoptive transfer 后Rag1–/–小鼠结肠炎症状减轻 磷脂(18:1–16:0-PC、16:0–18:1-PC、18:1–18:1-PC)增强WT但非Raftlin1ΔLLNSL Th17细胞的Il-17a表达 Raftlin1通过LLNSL基序与RORγt的AF2结构域结合

摘要

产生白介素IL-17的Th17细胞在许多人类疾病(包括炎症性肠病)中具有致病性,但矛盾的是,在非炎症状态下对于维持肠道屏障完整性至关重要。然而,调控Th17细胞不同转录谱和功能多样性的细胞内机制尚不清楚。在此,我们展示脂筏蛋白Raftlin1在致病性Th17细胞中特异性上调并与RORγt形成复合体。破坏RORγt-Raftlin1复合体导致针对Citrobacter rodentium的致病性Th17细胞减少;然而,对针对共生分节丝状菌的非致病性Th17细胞没有影响。机制上,我们展示Raftlin1将不同的磷脂招募到RORγt并促进Th17细胞的致病性。因此,我们鉴定了一种驱动Th17细胞致病功能的机制,这可能为抑制Th17介导的炎症性疾病的先进治疗策略提供平台。

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
调控Th17细胞不同转录谱和功能多样性(致病性与非致病性)的细胞内机制是什么?
核心机制
Raftlin1通过其LLNSL基序与RORγt的AF2结构域结合形成复合体,将特定磷脂招募至RORγt,从而促进Th17细胞的致病性。
主要证据
在C. rodentium感染模型中,Raftlin1在致病性Th17细胞中上调并与RORγt结合;Raftlin1ΔLLNSL小鼠中致病性Th17细胞减少且结肠炎减轻;磷脂增强WT但非Raftlin1ΔLLNSL Th17细胞的IL-17表达;FRET证实Raftlin1促进磷脂与RORγt结合。
研究意义
鉴定了一种驱动Th17细胞致病功能的机制,可能为抑制Th17介导的炎症性疾病提供治疗策略平台。

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

鉴定RORγt结合蛋白

寻找与RORγt相互作用的蛋白

用C. rodentium感染小鼠,从结肠固有层分离CD4+ T细胞,用抗RORγt抗体进行免疫共沉淀,沉淀蛋白进行质谱分析,鉴定出Raftlin1;并用GST pull-down验证。

2

验证Raftlin1与RORγt的相互作用及结合基序

验证Raftlin1与RORγt直接结合并确定结合基序

通过GST pull-down、免疫共沉淀、序列比对、分子对接和突变体(Raftlin1ΔLLNSL)实验验证Raftlin1通过LLNSL基序与RORγt的AF2结构域结合。

3

验证Raftlin1对RORγt转录活性的影响

探究RORγt-Raftlin1相互作用的功​​能后果

用IL-17启动子驱动的荧光素酶报告基因实验检测Raftlin1对RORγt转录活性的影响;用shRNA敲低Raftlin1检测IL-17表达;通过核质分离、PLA和ChIP/re-ChIP检测Raftlin1核转位及与IL-17启动子的结合。

4

分析Raftlin1在UC患者中的表达及与IL-17的相关性

探究Raftlin1在溃疡性结肠炎患者中的临床相关性

分析公共RNA-seq数据集(GSE59071)中RFTN1表达;用实时PCR检测活动期UC患者结肠活检CD4+ T细胞中RFTN1和IL-17A mRNA表达并分析相关性。

5

构建Raftlin1ΔLLNSL基因敲入小鼠并评估Th17反应

在体内研究RORγt-Raftlin1复合体的功能

用CRISPR-Cas9构建Raftlin1ΔLLNSL小鼠;用C. rodentium感染或SFB定植,通过流式细胞术检测IL-17+、IL-17+IFN-γ+和IL-17+IL-22+细胞;用免疫共沉淀和ChIP验证复合体破坏。

6

评估Raftlin1ΔLLNSL在结肠炎和EAE模型中的致病性

验证RORγt-Raftlin1复合体在Th17介导的炎症中的作用

将WT或Raftlin1ΔLLNSL小鼠的CD4+CD25–CD45RBhi细胞过继转移至Rag1–/–小鼠,监测结肠炎指标;用MOG35-55肽免疫WT和Raftlin1ΔLLNSL小鼠诱导EAE,评估疾病评分和脊髓基因表达。

7

鉴定Raftlin1招募的磷脂并验证其功能

探究Raftlin1调节Th17细胞致病性的机制

从C. rodentium感染小鼠的mLN细胞中免疫沉淀RORγt和Raftlin1,用LC-MS分析共沉淀脂质;在体外Th17分化中加入磷脂,检测Il-17a和Il-23r表达;用FRET验证磷脂与RORγt结合;将磷脂处理的Th17细胞过继转移至Rag1–/–小鼠评估致病性。

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
抗c-Myc抗体Santa Cruz biotechnologysc-40
抗Flag抗体Sigma AldrichF1804
抗RORγt抗体eBioscience14698882
抗RORγt抗体BD Bioscience562197
抗GST抗体Santa Cruz biotechnologysc-138
抗β-actin抗体Santa Cruz biotechnologysc-47778
抗磷酸化Zap-70/Syk抗体CST2701
抗Zap-70抗体CST2705
抗Lck抗体Santa Cruz biotechnologysc-433
抗IκBα抗体CST9242
抗Raftlin抗体Santa Cruz biotechnologysc-514457
抗Raftlin-Alexa Fluor 488抗体Santa Cruz biotechnologysc-514457 AF488
抗CD4-FITC抗体Biolegend100406
抗CD4-PE抗体BD Bioscience553730
抗CD8-FITC抗体Biolegend100706
抗CD25-FITC抗体Biolegend102006
抗CD45RB-PE抗体BD Bioscience553101
抗Foxp3-PE抗体eBioscience12577380
抗CD44-FITC抗体BD Bioscience553133
抗CD62L-APC-efluor 780抗体eBioscience47062182
抗IL-17-PerCP-Cy5.5抗体Biolegend506920
抗IL-22-PE抗体Biolegend516404
抗IFN-γ-APC抗体BD Bioscience554413
抗小鼠CD3抗体Biolegend100223
抗小鼠CD28抗体BioXCellBE0015
抗小鼠IFN-γ抗体BioXCellBE0054
抗IL-4抗体Biolegend504102
Clean-Blot IP检测试剂(HRP)Themo Fisher Scientific21230
抗小鼠IgG(HRP)abcamab131368
固有层解离试剂盒Miltenyi Biotec--
小鼠CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
初始CD4+ T细胞分离试剂盒Miltenyi Biotec--
Q5定点突变试剂盒NEB--
Gateway pENTR 3C入门载体Invitrogen--
Gateway LR Clonase II酶混合物ThermoFisher Scientific--
谷胱甘肽Sepharose 4B GST标签蛋白纯化树脂GE Healthcare Life Sciences--
Rosetta(DE3)pLysS感受态细胞Novagen--
RNeasy Mini试剂盒Qiagen--
Verso cDNA合成试剂盒ThermoFisher Scientific--
LightCycler 480 SYBR Green预混液----
Mastercycler Realplex2实时PCR仪Eppendorf--
染色质免疫沉淀实验试剂盒Millipore--
ChIP DNA纯化试剂盒Zymo Research--
Amaxa细胞系核转染试剂盒Lonza biosciences--
双荧光素酶报告基因检测系统试剂盒Promega--
Synergy H1多功能微孔板检测仪Bio TeK--
Pierce BCA蛋白定量试剂盒----
ECL western blot检测试剂----
Orbitrap质谱仪Thermo Scientific--
TSQ Altis三重四极杆质谱仪Thermo Fisher Scientific--
Q Exactive质谱仪Thermo Scientific--
TriVersa NanoMate自动纳喷雾装置Advion Bioscience Ltd.--
5-FAM标记的RORγt蛋白----
Cy5标记的18:1–18:1-PCAvanti Polar lipids--
BioTek SYNERGY H1酶标仪BioTek--
BD FACSCanto流式细胞仪BD--
FlowJo v10软件FlowJo--
百日咳毒素Enzo Life Sciences--
微型内窥镜Karl-Storz--
Duolink PLA荧光实验方案Sigma-Aldrich--
Zeiss LSM880共聚焦显微镜Zeiss--
Qiagen粪便DNA纯化试剂盒Qiagen--
转化生长因子β----
白介素6----
白介素23----
重组白介素12----
重组白介素4----
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯----
离子霉素----
GolgiStop蛋白转运抑制剂BD Biosciences--
1-油酰-2-棕榈酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱----
1-棕榈酰-2-油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱----
1,2-二油酰-sn-甘油-3-磷酸胆碱----

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
C. rodentium感染
细菌菌株DBS100(ATCC 51459)、灌胃剂量2×10^9 CFU、小鼠年龄8–10周
阅读提示:Methods中C. rodentium infection and quantification小节
SFB定植
SFB定植粪便来源、定植时间2–3周、16S rRNA PCR验证
阅读提示:Methods中Segmented Filamentous Bacteria (SFB) colonization and quantification小节
体外Th17分化
TGF-β(5 ng/ml)、IL-6(10 ng/ml)、IL-23(50 ng/ml)、anti-IL-4(10 μg/ml)、anti-IFN-γ(10 μg/ml),培养5天
阅读提示:Methods中In vitro T cell differentiation小节
Adoptive transfer结肠炎模型
CD4+CD25–CD45RBhi细胞分选、过继转移5×10^5细胞/小鼠、监测7周
阅读提示:Methods中Adoptive transfer of colitogenic cells in Rag1−/− mice小节
EAE模型
MOG35-55肽100 μg、百日咳毒素200 ng两次(第0和1天)
阅读提示:Methods中Experimental encephalitis (EAE) model小节
磷脂处理
磷脂浓度20 μM、三种磷脂(18:1–16:0-PC、16:0–18:1-PC、18:1–18:1-PC)
阅读提示:Methods中In vitro T cell differentiation及图5图注
Raftlin1ΔLLNSL小鼠构建
gRNA序列、HDR模板、脱靶分析
阅读提示:Methods中Generation of Knock-in mice by CRISPR-Cas9小节及Supplementary Fig. 3