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质子偶联的寡肽/组氨酸转运体(Proton-coupled oligopeptide/histidine transporters,POTs,SLC15A)利用质子梯度和负膜电势实现二/三肽和拟肽类物质的跨膜转运。该家族成员PepT1(SLC15A1)和PepT2(SLC15A2)分别主要表达在肠道,肾脏和脑。PepT1负责肠道膳食蛋白消化产物的吸收,PepT2介导肾小管上皮细胞对肾小球滤过物质的重吸收以及维持脑内神经肽的平衡和神经毒素的清除。另外两个成员PhT1(SLC15A4)和PhT2(SLC15A3)主要位于树突状细胞、巨噬细胞等免疫细胞的溶酶体膜上,负责将组氨酸、二/三肽和拟肽类物质从溶酶体腔内转出至细胞质中,对维持细胞内短链肽的平衡和固有免疫的激活具有重要的作用。多项研究显示SLC15A参与细菌胞壁酰二肽MDP和三肽Tri-DAP等介导的NOD信号通路,但其作用机制尚存在争议。因此细菌肽如何进入细胞质激活下游信号转导以及SLC15A成员在固有免疫中的作用仍需要进一步研究。MDP并不通过PepT1转运进入小鼠骨髓巨噬细胞(Bone marrow derived macrophages,BMDM)中,而在小鼠骨髓祖细胞中有PepT2表达。我们通过mRNA和蛋白分析小鼠骨髓中SLC15A的表达,发现骨髓中仅PepT2、PhT1和PhT2有丰富的表达。为进一步确定SLC15A在骨髓不同类型细胞中的分布,我们分离骨髓巨噬细胞、分化成熟和未成熟的免疫细胞群,研究发现PepT2在分化成熟的免疫细胞群和BMDM中有较高的表达且位于细胞外膜。我们以野生型、PepT2或PhT1基因敲除小鼠的BMDM为模型,进一步揭示PepT2和PhT1参与MDP进入胞质并激活NOD2依赖的固有免疫应答。结果显示,PepT2或PhT1基因缺失影响MDP-rhodamine在BMDM中的积聚,且降低MDP诱导的促炎因子IL-6和TNF-a的生成。同时,在过表达PepT2和PhT1的Hela细胞中,MDP-NOD2诱导的IL-6转录显著高于过表达单个PepT2或PhT1转运体。为考察PhT1对细菌胞壁酰二肽MDP和三肽Tri-DAP的转运,我们通过突变PhT1定位于溶酶体的碱基使其定向表达于细胞外膜,并构建了细胞外膜稳定表达的人源化MDCK-PhT1细胞系。研究发现MDP、Tri-DAP、L-组氨酸和甘氨酰肌氨酸(GlySar)均为PhT1的底物,且PhT1对组氨酸亲和力较高,其Km。值为16.3±1.9 μM,对GlySar亲和力较低,其Km,值为1.60 ±0.30 mM。此外,PhT1介导的MDP转运可被二/三肽和拟肽类物质抑制,但甘氨酸和阿昔洛韦并不影响PhT1对MDP的摄取。PhT2的mRNA表达可被TLR4配体脂多糖LPS诱导,且骨髓中有PhT2表达,我们推测PhT2在TLR受体介导的固有免疫应答中具有一定的作用。研究发现,BMDM和小鼠腹腔巨噬细胞(Peritoneal macrophages,PM)中PhT2的表达可被TLR2、TLR4、TLR7和TLR9配体通过激活NF-κB、MAPK和IRF3诱导上调。报告基因结果显示PhT2启动子区域存在NF-κB结合位点。基因沉默人单核细胞细胞株THP-1中的PhT2表达,会抑制TLR4配体LPS诱导的IL-6和TNF-α生成。而在人肺癌上皮细胞株A549中过表达PhT2会增加LPS诱导的促炎因子表达。此外,在细菌性腹膜炎小鼠模型上发现,PhT2表达显著高于正常小鼠,并且与细菌性腹膜炎小鼠的炎症程度呈正相关。综上所述,本研究阐明了寡肽转运体PepT2和PhT1通过转运细菌胞壁酰产物MDP和Tri-DAP激活NOD介导的固有免疫应答,以及PhT2与TLR受体介导的固有免疫应答之间的相互调控。寡肽转运体在NOD和TLR受体介导的固有免疫应答中的作用,为更全面地理解炎症及炎症相关疾病的发病机制提供理论依据,并为炎症相关疾病的预防和治疗提供新思路。