先天性免疫反應(yīng)是人體防御外來(lái)病原體和應(yīng)激物的第一道防線。這種快速非特異性的反應(yīng)，依賴于模式識(shí)別受體對(duì)病原相關(guān)分子模式以及損傷細(xì)胞所釋放的損傷相關(guān)分子模式的快速識(shí)別。

胞質(zhì)中的NOD蛋白就是在血液和小腸這兩大系統(tǒng)中的重要模式識(shí)別受體，其家族中的NOD1和NOD2是抗細(xì)菌免疫的關(guān)鍵模式識(shí)別受體，它們通過(guò)識(shí)別細(xì)菌胞壁成分肽聚糖來(lái)介導(dǎo)免疫應(yīng)答信號(hào)途徑活化發(fā)揮重要作用。

近日，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系Dante Neculai教授團(tuán)隊(duì)研究發(fā)現(xiàn)，NLR家族的兩個(gè)重要受體蛋白NOD1和NOD2能夠在棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶ZDHHC5的作用下發(fā)生棕櫚?；揎?，從而介導(dǎo)細(xì)菌性炎癥信號(hào)通路的發(fā)生。這一發(fā)現(xiàn)有效地連接起科學(xué)機(jī)理與臨床問(wèn)題，未來(lái)在診斷和治療上或有重要價(jià)值。

這項(xiàng)研究，當(dāng)?shù)貢r(shí)間10月24日刊登在國(guó)際頂尖雜志《科學(xué)》（Science），浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系2015級(jí)博士生陸喦、2017級(jí)博士生鄭裕萍，加拿大Princess Margaret癌癥研究所研究中心博士后étienne Coyaud，浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)系講師張超為共同第一作者。浙江大學(xué)醫(yī)學(xué)院基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)Dante Neculai教授、孫啟明教授、加拿大Princess Margaret癌癥研究所研究中心Brain Raught教授、多倫多St Michael醫(yī)院Gregory D. Fairn教授為共同通訊作者。

ZDHHC5介導(dǎo)的NOD1/2棕櫚?；诓≡?xì)菌感知過(guò)程的示意圖

“哨兵”如何在其位謀其政

NOD1和NOD2是炎癥性腸?。?/span>IBD）的先天性免疫的重要識(shí)別受體，作為“哨兵”的模式識(shí)別受體，它們各有各的崗位，有的在“城墻”上工作，有的在“城墻”內(nèi)工作。

很長(zhǎng)一段時(shí)間，科研人員認(rèn)為NOD1和NOD2蛋白這兩個(gè)“哨兵”主要在“城墻”以內(nèi)的細(xì)胞質(zhì)中工作，通過(guò)偵探“敵情”，進(jìn)而釋放炎癥因子招募下游的白細(xì)胞的吞噬病原菌或者修復(fù)受損部位，恢復(fù)細(xì)胞結(jié)構(gòu)。

隨著研究的發(fā)展，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)NOD1和NOD2蛋白不僅在“防火墻”以內(nèi)，而且還貼著“防火墻”工作。然而NOD1和NOD2蛋白缺乏結(jié)合膜結(jié)構(gòu)域，天然與細(xì)胞膜 “磁場(chǎng)不合”，那它們?yōu)槭裁磪s能在這里防守呢？科學(xué)家們一直在尋找其中的奧秘。

Dante Neculai團(tuán)隊(duì)的科研人員發(fā)現(xiàn)，NOD1和NOD2蛋白通過(guò)酯化修飾，把一個(gè)16碳的飽和脂肪酸連接到了細(xì)胞膜疏水層，這就好像一個(gè)“錨”把哨兵固定在城墻內(nèi)側(cè)。

那么誰(shuí)給了NOD蛋白這個(gè)“錨”呢？科研人員繼續(xù)破案，發(fā)現(xiàn)是棕櫚?；D(zhuǎn)移酶（ZDHHC5）這個(gè)“司令”，把棕櫚酰脂肪酸這個(gè)“錨”，安放給NOD1和NOD2蛋白這兩個(gè)“哨兵”。這樣，它們就可以老老實(shí)實(shí)呆在城墻內(nèi)側(cè)抵御外敵（病原細(xì)菌）入侵。

錨定在“城墻”是這么重要

NOD1、NOD2的工作機(jī)制是，ZDHHC5受到外來(lái)病原菌刺激后，對(duì)NOD1、NOD2進(jìn)行棕櫚?；揎?，進(jìn)而這兩個(gè)蛋白可以到膜上工作，介導(dǎo)細(xì)菌內(nèi)吞。隨著細(xì)胞質(zhì)聯(lián)合形成內(nèi)吞體，內(nèi)吞體演變成晚期內(nèi)吞體，之后各種各樣的水解酶，把細(xì)菌消耗降解，降解成片斷后，里面的有效成分可以通過(guò)內(nèi)吞體上的轉(zhuǎn)運(yùn)體“通道”進(jìn)入到細(xì)胞質(zhì)中，進(jìn)一步激活處于細(xì)胞質(zhì)的NOD1、NOD2，激活下游的炎癥反應(yīng)。

在整個(gè)炎癥通路中，很多科研人員思考的是為什么要到“城墻”工作？

病原物的入侵就如同發(fā)生，哨兵看到后，立即向大家報(bào)告，才能引來(lái)其他細(xì)胞一起“救火”。由此可見(jiàn)，作為哨兵的NOD1和NOD2在發(fā)現(xiàn)敵情并向下游報(bào)告的工作，是整條通路中的重要一環(huán)。

“當(dāng)激活炎癥通路后，巨噬細(xì)胞就會(huì)釋放炎癥因子，炎癥因子能夠招募血液中更多的白細(xì)胞，去粘附在損傷和入侵部位，進(jìn)而或修復(fù)這個(gè)部位，或吃掉病菌?！?/span>Dante Necula說(shuō)，不把NOD蛋白錨定在細(xì)胞膜上，就不能有這一連串的反應(yīng)。要是不釘在細(xì)胞膜上，離著八丈遠(yuǎn)就無(wú)法第一時(shí)間匯報(bào)敵情，從而造成入侵病原的進(jìn)一步感染，使疾病發(fā)生或惡化。原來(lái)一直知道“哨兵”定位特殊這個(gè)現(xiàn)象，但是不知道是誰(shuí)讓‘哨兵’守護(hù)在那里的具體分子機(jī)理?！?/span>

NOD1和NOD2是天然免疫研究的兩個(gè)模式分子，可以對(duì)病原識(shí)別等研究提供了重要的理論和實(shí)例借鑒。匿名評(píng)審專家表示，該論文顯示出作者們的研究工作非常嚴(yán)謹(jǐn)，多條線索闡明了文章主旨。這項(xiàng)研究發(fā)現(xiàn)具有很高的創(chuàng)新性，將會(huì)病原性免疫反應(yīng)的領(lǐng)域引起廣泛關(guān)注。

為什么是ZDHHC5這個(gè)“司令”呢？

科研人員順著細(xì)菌進(jìn)入細(xì)胞的兩個(gè)線路去發(fā)掘線索，他們發(fā)現(xiàn)，不論是細(xì)菌直接入侵，還是通過(guò)內(nèi)吞體間接進(jìn)入細(xì)胞，都會(huì)發(fā)生棕櫚?；?，讓NOD1和NOD2帶上“錨”，然而棕櫚酰轉(zhuǎn)移酶有24個(gè)成員，確定哪一個(gè)才是真正的目標(biāo)靶點(diǎn)是工作的重要部分。

科研人員將與NOD1和NOD2有關(guān)的互作蛋白都查了一遍，尋找“究竟是誰(shuí)給了武器”，通過(guò)繪制網(wǎng)絡(luò)，目標(biāo)聚焦在了ZDHHC5上。而且科研人員還發(fā)現(xiàn)，上膜和下膜還是一個(gè)循環(huán)的過(guò)程。ZDHHC5先從細(xì)胞中拿到“錨”，然后再轉(zhuǎn)移到NOD1和NOD2身上。當(dāng)有外敵入侵時(shí)，會(huì)有更多催化信號(hào)。

Dante Neculai教授的團(tuán)隊(duì)采用新的蛋白互作質(zhì)譜聯(lián)用法(BioID)，?；锼刂脫Q法(ABE)及熒光素酶報(bào)告系統(tǒng)，基因敲除鼠等手段，發(fā)現(xiàn)NOD1和NOD2的棕櫚?；揎検怯绊懫鋪喖?xì)胞定位及正確免疫應(yīng)答功能的關(guān)鍵因素，并鑒定了NOD1和NOD2棕櫚?；陌l(fā)生位點(diǎn)及相應(yīng)的棕櫚酰轉(zhuǎn)移ZDHHC5。ZDHHC5 主要定位于細(xì)胞質(zhì)膜，NOD1、NOD2能夠在此被棕櫚酰化從而定位于質(zhì)膜。

另外，在沙門(mén)氏菌的侵襲下，ZDHHC5 能夠被招募于含病原菌的內(nèi)體膜，從而吸引并修飾胞質(zhì)內(nèi)更多 NOD1/2，使其定位于內(nèi)體膜。各種 SLC 家族的轉(zhuǎn)運(yùn)蛋白將病原菌細(xì)胞壁中的肽聚糖組分轉(zhuǎn)運(yùn)至細(xì)胞質(zhì)中(如 MDP, DAP)，棕櫚?；揎椀?NOD1和NOD2能夠識(shí)別并誘發(fā)細(xì)胞內(nèi)NOD1和NOD2介導(dǎo)的免疫應(yīng)答，從而促使入侵者被自噬降解及宿主細(xì)胞炎癥因子的釋放。

“在全球范圍內(nèi)，腸炎每年會(huì)造成成千上萬(wàn)人的死亡?！睂O啟明表示，目前的發(fā)現(xiàn)可以在臨床上為遺傳性腸炎提供診斷的新標(biāo)志。未來(lái)還有望通過(guò)設(shè)計(jì)治療方案，開(kāi)發(fā)潛在化合物讓蛋白的功能恢復(fù)，從而緩解或者治愈炎癥性腸病。

該研究受到科技部、國(guó)家自然科學(xué)基金委、浙江省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。除了論文中列出的單位和作者，浙江大學(xué)公共科研平臺(tái)以及其他一些實(shí)驗(yàn)室都為本項(xiàng)目的順利完成給予了大力的支持。

論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/366/6464/460.full

（文 柯溢能 吳雅蘭/攝影 盧紹慶 圖片由課題組提供）