炎症小体衔接蛋白ASC通过调控Dock2介导的Rac激活和肌动蛋白聚合来调节适应性免疫细胞的功能

The inflammasome adaptor ASC regulates the function of adaptive immune cells by controlling Dock2-mediated Rac activation and actin polymerization.

作者信息Sirish K Ippagunta, R K Subbarao Malireddi, Patrick J Shaw, Geoffrey A Neale, Lieselotte Vande Walle, Douglas R Green, Yoshinori Fukui, Mohamed Lamkanfi, Thirumala-Devi Kanneganti
PMID21892172
发布时间2011-09-04
DOI10.1038/ni.2095

实验完整度

高

包含体外原代细胞功能验证、基因缺陷小鼠体内迁移、骨髓嵌合体、回补救援及机制验证等多层级证据。

主要模型

野生型及Asc−/−小鼠骨髓来源树突状细胞(BMDCs) 野生型及Asc−/−小鼠脾脏CD4+ T细胞和B细胞 Asc−/−、Nlrp3−/−、caspase-1−/−、Dock2−/−等基因缺陷小鼠

重点核对

Asc−/−与野生型BMDCs在OVA、dextran、LY、zymosan A和polystyrene beads摄取上的差异 Asc−/−与野生型T/B细胞在SDF-1或SLC/BLC诱导下的趋化迁移及Rac激活和F-actin聚合 Asc−/−、Nlrp3−/−、caspase-1−/− BMDCs中DOCK2的mRNA和蛋白表达水平 Asc−/−与野生型BMDCs中Dock2 mRNA在DRB或actinomycin D处理后的半衰期 Asc−/−细胞中异位表达GFP-DOCK2对OVA摄取和SLC趋化迁移的恢复效果

摘要

衔接蛋白ASC通过组装caspase-1激活的炎症小体复合物参与先天免疫。我们证明ASC在适应性免疫细胞中发挥不依赖炎症小体的细胞内在作用。Asc−/−小鼠由于Rac介导的肌动蛋白聚合受损,表现出树突状细胞抗原提呈缺陷和淋巴细胞迁移缺陷。全基因组分析显示,ASC而非Nlrp3或caspase-1控制DOCK2的mRNA稳定性和表达,DOCK2是一种介导免疫细胞中Rac依赖性信号传导的鸟嘌呤核苷酸交换因子。DOCK2缺陷的树突状细胞表现出与Asc−/−细胞相似的抗原摄取缺陷。在ASC缺陷细胞中异位表达DOCK2可恢复Rac介导的肌动蛋白聚合、抗原摄取和趋化作用。因此,ASC通过调节树突状细胞和淋巴细胞中DOCK2依赖的Rac激活和F-肌动蛋白聚合,独立于炎症小体塑造适应性免疫。

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
ASC是否通过不依赖炎症小体的机制调节适应性免疫细胞(树突状细胞和淋巴细胞)的功能,及其分子效应机制是什么。
核心机制
ASC通过稳定Dock2 mRNA维持DOCK2表达,进而促进Rac激活和F-肌动蛋白聚合,调控树突状细胞抗原摄取和淋巴细胞迁移;该过程独立于炎症小体。
主要证据
Asc−/−小鼠及细胞显示抗原摄取、提呈和淋巴细胞迁移缺陷,伴随Rac激活和F-actin聚合受损;微阵列和qPCR显示Dock2 mRNA降低,蛋白表达近乎缺失;Dock2 mRNA半衰期缩短;Dock2−/− BMDCs抗原摄取缺陷;异位表达DOCK2可恢复Asc−/−细胞功能。
研究意义
揭示了ASC独立于炎症小体调控适应性免疫细胞功能的新机制,为理解ASC在疫苗接种和自身免疫疾病中的作用提供了分子基础。

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

树突状细胞抗原摄取和提呈功能检测

验证ASC是否影响树突状细胞的抗原摄取和提呈能力,并判断是否依赖炎症小体。

比较野生型、Asc−/−、Nlrp3−/−和caspase-1−/− BMDCs对荧光标记的zymosan A、polystyrene beads、OVA、dextran和LY的摄取;Asc−/− DCs与BSA特异性T细胞共培养检测增殖和细胞因子。

2

淋巴细胞迁移和趋化功能检测

验证ASC是否细胞内在性地影响T细胞和B细胞的迁移能力。

分析Asc−/−小鼠脾和淋巴结细胞数量;过继转移野生型和Asc−/−淋巴细胞;构建竞争性骨髓嵌合体;体外transwell趋化实验检测SDF-1、SLC和BLC诱导的迁移。

3

Rac激活和肌动蛋白聚合检测

验证ASC缺陷是否导致Rac激活和F-actin聚合受损。

BMDCs经OVA刺激后检测Rac活性和F-actin聚合;T/B细胞经SDF-1刺激后检测Rac激活和F-actin聚合。

4

Dock2表达调控机制解析

鉴定ASC调控的靶基因及其调控层次(转录、mRNA稳定性或蛋白稳定性)。

微阵列分析Asc−/− BMDCs基因表达;qPCR和Western blot验证Dock2表达;Dock2启动子荧光素酶报告基因检测;DRB或actinomycin D阻断转录后检测Dock2 mRNA半衰期;蛋白酶体抑制剂MG-132处理检测DOCK2蛋白稳定性。

5

DOCK2功能必要性和回补实验

验证DOCK2是ASC下游的功能效应分子。

检测Dock2−/− BMDCs对dextran、OVA、LY、zymosan A和polystyrene beads的摄取;在Asc−/− BMDCs和T细胞中异位表达GFP-DOCK2,检测抗原摄取和趋化迁移恢复。

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DOCK2抗体Millipore09-454
抗ASC抗体Enzo Life SciencesAL177
抗Fstl1抗体R&DAF1738
抗FABP4抗体Cell Signaling Technology2120
抗Galanin抗体Abcamab99452
抗β-actin抗体Cell Signaling Technology4970
基于HRP的增强化学发光试剂thermoscientific34095
核转染试剂盒LonzaVPA-1009
Lipofectamine 2000Invitrogen11668-027
牛血清白蛋白Sigma85040
小鼠CD4+ T细胞富集试剂盒Milteny AutoMACS130-095-248
CD4+CD11c+树突状细胞分选试剂盒Milteny AutoMACS130-091-262
胶原酶DRoche11088874103
HL-1培养基Lonza7720
Permwash通透液Biolegend421002
Alexa 488标记的鬼笔环肽BD Biosciences--
小鼠单克隆ASC抗体Millipore04-147
Prolong gold-DAPI封片剂InvitrogenP-36931
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
Amaxa树突状细胞核转染试剂盒Lonza--
5,6-二氯-1-β-呋喃核糖基苯并咪唑Sigma-AldrichD191
NE-PER核质分离试剂Thermo Scientific--
Milliplex ELISA试剂盒Millipore--

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
树突状细胞抗原摄取实验
BMDCs来源、抗原类型(OVA、dextran、LY、zymosan A、polystyrene beads)、浓度、孵育时间(3小时)、温度(37°C)、检测方式(流式细胞术MFI)
阅读提示:Methods中抗原摄取部分及Figure 1e, 1f图注
淋巴细胞趋化实验
细胞类型(脾细胞)、趋化因子种类和浓度(SDF-1 500 ng/ml;SLC、BLC浓度)、transwell孔径(5 μm)、孵育时间(3小时)
阅读提示:Methods中Chemotaxis assay部分及Figure 2d, 2e, 6g图注
Rac激活和肌动蛋白聚合检测
刺激物(OVA或SDF-1 500 ng/ml)、刺激时间、检测方法(Rac1 G-LISA或流式细胞术)
阅读提示:Methods中GTPase activity assays部分及Figure 3图注
Dock2 mRNA稳定性实验
转录抑制剂(DRB 50 μM或actinomycin D 5 μg/ml)、处理时间、RT-qPCR检测Dock2和β-actin mRNA、归一化基因(GAPDH)
阅读提示:Methods中mRNA stability assay部分及Figure 5d图注
骨髓嵌合体实验
受体小鼠(CD45.1同源)、照射剂量(1200 Rads分次)、骨髓比例(1:1)、重建时间(6周)
阅读提示:Methods中Competitive reconstitution mixed chimeras部分及Figure 2c图注