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钙网蛋白(Calreticulin,CRT)是定位于内质网中的保守蛋白,具有三个结构域N-domain,P-domain和C-domain。其中N-domain为凝集素结合序列,辅助新合成蛋白的正确折叠;P-domain和C-domain具有超强的结合Ca2+能力,可以维持细胞内Ca2+稳态,参与Ca2+介导的信号通路。 随着CRT研究的不断深入,发现CRT可定位于内质网外。许多细胞表面都可以检测到CRT的表达,CRT通过与LDL受体相关蛋白(LRP)结合锚定在细胞表面,发挥其免疫相关的生物学功能。此外,CRT还可被分泌至细胞外,成为可溶性(soluble CRT,sCRT)。本实验室前期研究发现23.3%的RA和21.9%的SLE病人血清中可检测到sCRT,而健康人血清中sCRT均在检测限以下,这一结论也得到其他课题组的验证。自身免疫病患者血清中检测到CRT特异性抗体的报道也颇为常见,提示sCRT可能具有免疫原性。原核重组表达的CRT片段rCRT/39-272具有超强的免疫刺激活性,表现为在低剂量下可刺激小鼠腹腔巨噬细胞分泌细胞因子TNF-α、IL-6,并具有超强的免疫佐剂效应等。由此推论,血清sCRT浓度与RA等自身免疫性疾病密切相关,而且可能是一个提示自身免疫病病情严重程度的重要指标。 真核表达体系比原核表达体系有更为完善的蛋白折叠及翻译后修饰,可以更好地呈现天然蛋白的功能。本课题通过构建CRT的真核表达载体,并表达纯化得到真核重组CRT(eukaryocyte CRT,eCRT),并将其与原核重组CRT(recombinant CRT,rCRT)对比发现rCRT主要以多聚体形式存在,eCRT仅以单体形式存在。与rCRT的超强免疫刺激活性相比,eCRT的激活作用则大为逊色。进一步分析理化性质与CRT功能的关系,发现脱糖基化的eCRT(tun-eCRT)与eCRT相比,刺激活性增强十倍左右,并且多聚体形式的原核重组rCRT(OrCRT)发挥主要的免疫刺激活性,而单体形式的原核重组rCRT(MrCRT)的免疫刺激活性与eCRT相仿。 对rCRT激活巨噬细胞的机理进一步探索发现rCRT刺激巨噬细胞可促进巨噬细胞对rCRT的内吞并定位于溶酶体,受体阻断实验证明内吞作用依赖于清道夫受体A。基因水平研究发现MrCRT及OrCRT均可促进TNF-α及IL-6 mRNA的转录,但不影响mRNA的稳定性。TNF-α以及IL-6共同转录因子NF-κB的抑制剂可完全抑制CRT刺激的TNF-α及IL-6的转录,并且低剂量的OrCRT可有效促进IkBa的降解及NF-kB的磷酸化,MrCRT的刺激作用相之较弱。OrCRT可持续激活MAPK家族三个激酶的磷酸化,但抑制剂阻断实验证明CRT刺激巨噬细胞释放TNF-α依赖于JNK的激活,释放IL-6是JNK、ERK共同介导的。此外,OrCRT和MrCRT均可抑制Ca2+-ATP酶的活性,使胞内钙离子浓度升高,从而诱导UPR的效应分子GRP78/Bip水平升高,启动下游信号通路的激活,进而激活JNK以及NF-kB,增强靶基因TNF-α、IL-6的转录。 综上所述,本文通过比较eCRT及rCRT的理化性质及其免疫生物学活性,阐明了多聚化以及脱糖基化可增强CRT的免疫刺激活性。CRT激活巨噬细胞的机制主要是通过激活JNK及ERK的激酶活性,增强NF-κB对下游TNF-a、IL-6 mRNA的转录,最终促进炎性细胞因子的释放。