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内毒素信号转导途径中关键分子突变失活

发布时间: 2023-04-24  点击次数: 334次

Tlr4基因突变

C3H/HeJC57BL/ScCr为天然的内毒素耐受小鼠品系广泛用于内毒素的研究,通过基因筛选的方法已确定内毒素反应基因Lps位于小鼠4号染色体上游为Mup-1major urinary protein-1 locus),下游为Lyb246后者控制B细胞活化Qureshi等对C3H/HeJC57BL/ScCr近交纯合子小鼠品系进行大量回交从小鼠后代中已分离出这种突变基因的表型经遗传和物理作图分析Lps基因缩到0.9厘摩尔根内1.7×106个碱基。在C3H/HeJ小鼠品系中编码TLR4的基因存在着点突变即在第三个外显子2342位核苷酸的CA所取代使受体胞质区原来高度保守的712位脯氨酸被组氨酸所取代导致胞质区结构域的拓扑结构发生改变LPS 刺激时不能与下游分子发生蛋白质-蛋白质相互作用因而其生物学活性丧失。在C57BL/ScCr小鼠中TIr4基因片段发生缺失不能表达TLR4受体。对不同T1r4 基因突变株的研究表明其突变涉及Lps基因。以上实验阐明了天然内毒素耐受的遗传基础Tlr4基因敲除的小鼠中也出现了类似表型。

二)MyD88基因突变

MyD88基因敲除或缺失、显性失活突变也使细胞因子分泌减少产生内毒素耐受现象但较Tlr4突变的效应弱同时也影响IL-1IL-18的生物学效应。

CD14 基因突变

CD14基因敲除或显性失活突变也可引发内毒素耐受。在低内毒素血症时LPS的生物学效应对CD14具有依赖性此时CD14突变能显著降低LPS的信号转导。而在高浓度内毒素血症时由于替代受体的参与CD14分子即使发生失活或缺失LPS耐受效应的影响也并不显著。患阵发性睡眠性血红蛋白尿的患者由于GPI分子合成缺陷使含GPI链的CD14CD55等分子缺乏故该患者易反复感染但却能抵御内毒素的致死性效应CD14CD55缺乏时减弱了内毒素的信号转导。

Traf6基因突变

Traf6基因敲除或显性失活突变也能引发内毒素耐受。TRAF6LPS信号转导中起着衔接蛋白的作用连接IRAKTAK1ECSITTRAF家族有多个成员TRAF6缺乏时其他成员可能会起到代偿性的作用。若小鼠Traf6基因被敲除或发生显性失活突变则其巨噬细胞也对内毒素刺激亦产生耐受。

MD-2基因突变

MD-2为分泌到细胞外的蛋白质借助跨膜型TLR受体锚定在细胞膜外也具有LRR结构。将该蛋白基因敲除可导致LPS信号转导显著减弱。MD-2LPS、紫杉醇等分子的信号转导中能稳定LPS、紫杉醇与TLR4胞外结构域的物理接触一旦MD-2发生缺失TLR4 LPS的能力结合减弱TLR4构象的稳定性降低。

Ran基因突变

Ran蛋白是一种GTP有多种生物学功能如核转运nuclear transport、转录的活化、细胞分化、细胞周期以及微管星体和纺锤体形成、维持mRNA的稳定等。Ran在内毒素信号转导中也发挥重要作用。C3H/HeJ小鼠细胞RanLps/Ran基因存在点突变使其功能缺陷参与C3H/HeJ小鼠内毒素耐受。

依据有:①来自C3H/HeJ小鼠的Lpsd/Ran cDNA 3'非翻译区在870位点上胸腺密啶突变为胞密啶,但编码的蛋白质依然相同。②进行Lpsd/Ran基因作图分析发现,Lpsd/Ran基因位于C3H/HeJ品系小鼠第4号染色体上,在Lps基因位点范围内。③导入Lpsd/Ran cDNA可以恢复Lpsd/RanB细胞对内毒素的反应,而导入Lpsd/RancDNA无类似现象。④使用腺病毒载体将Lpsd/RancDNA转移到敏感小鼠体细胞内,能使敏感小鼠对内毒素反应发生耐受,表型类似于C3H/HeJ小鼠,而转入Lpsd/RancDNA则无内毒素耐受现象。因此,Lps/Ran在某个环节也参与内毒素信号转导反应和耐受的发生。Lpsd/RanLpsn/Ran两者mRNA的稳定性无显著差异,但在蛋白质表达水平上有所不同,起初两者总量类似,但在稳定状态时,原代巨噬细胞和B细胞的Lpsd/RanLpsn/Ran510倍,同时Lpsn/Ran迁移率比Lpsd/Ran要慢得多。细胞在稳定状态时,Lpsn/Ran的总量下降。两者的mRNA结构不同,在胞内分布存在差异,更多的Lpsd/Ran积聚在细胞核内,影响核物质如NF-κB、细胞因子mRNA等的转运功能,改变LPS信号转导的效力,故下调LPS信号转导效应。


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