廈大陳蘭芬教授課題組成果再登《Nature immunology》封面——附專家點評丨BioArt特別推薦

BioArt按：自身免疫性疾病是一類機體對自身抗原發生免疫反應而導致自身多器官、組織受累的慢性炎症性疾病。目前大量研究表明機體內促炎症的TH17細胞和抑制炎症Treg細胞在類群數量和活化狀態的失衡是造成自身免疫疾病的主要致病因素。儘管目前關於Hippo信號通路在對免疫缺陷和自身免疫有一些相關報道，然而對於Hippo信號通路在調控T細胞分化過程中的作用機理方面尚缺乏深入地研究。5月15日，細胞信號網路協同創新中心、細胞應激生物學國家重點實驗室、廈門大學生命科學學院陳蘭芬教授和周大旺教授研究團隊在Nature immunology雜誌上以封面論文（Cover story）形式發表題為「The transcriptional coactivator TAZ regulates reciprocal differentiation of TH17 cells and Treg cells」的研究論文，該研究揭示了Hippo 信號通路轉錄共激活因子TAZ在決定CD4+初始T細胞分化為促進炎症的TH17效應細胞和抑制免疫反應的Treg調節性細胞過程中發揮著關鍵作用，拓展了當前對於Hippo信號通路的相關研究內容。此外，該工作還被Nature Reviews Rheumatology雜誌作亮點評論，BioArt也有幸邀請到了上海市免疫學研究所資深研究員/上海交通大學特聘教授李斌老師撰寫了相關評論。據悉，這是周大旺教授和陳蘭芬教授團隊回國后在Nature immunology雜誌上發表的第二篇封面論文，特別值得一提的是上周該團隊還在Cancer Cell雜誌上發表重要文章揭示了肝癌形成的重要機制，詳見BioArt此前的報道：【專家點評】廈門大學周大旺組Cancer Cell揭示肝癌發生重要機理丨BioArt特別推薦。

論文解讀：

自身免疫性疾病是一類機體對自身抗原發生免疫反應而導致自身多器官、組織受累的慢性炎症性疾病，如克羅恩腸炎、類風濕性關節炎和乾燥綜合征等。目前大量研究表明機體內促炎症的TH17細胞和抑制炎症Treg細胞在類群數量和活化狀態的失衡是造成自身免疫疾病的主要致病因素（下圖）。

圖片引自：Bonnevier, J., Guerra, A., & Goetz, C. (2013). Identification of novel cell surface markers on mouse and human TH17 cells (P6354). The Journal of Immunology, 190(1 Supplement), 199-3.

陳蘭芬教授和周大旺教授團隊的前期研究發現小鼠中Hippo信號通路中激酶Mst1/2缺失導致免疫缺陷，機體易受病原體感染並伴隨著嚴重自身免疫疾病。隨後，法國與德國研究人員發現一種人類家族遺傳性的免疫缺陷及自身免疫病綜合征是由於Mst1（STK4）基因功能缺失突變造成的（Abdollahpour et al., Blood，2012；Nehme et al., Blood，2012）；2014年復旦大學陶無凡教授課題組也報道了Mst1/2缺失導致免疫缺陷（Duet al., The Journal of Immunology，2014）。2015年，陳蘭芬教授和周大旺教授研究團隊發現Mst1/2缺失導致吞噬細胞的線粒體無法募集到吞噬體周邊導致損傷性ROS產生缺陷，從而導致機體病原體殺傷能力下降的重要機理（下圖）（Geng et al., Nature immunology，2015，封面文章）。

在這項研究中，該團隊應用CyTOF2質譜流式細胞儀，針對Hippo信號通路關鍵成員在T細胞特異性敲除小鼠，利用KLH模型分析發現，與野生型小鼠相比Mst1/2敲除后TH17細胞亞群數量顯著上升與之相對應的Treg細胞亞群大量減少；而當被Mst1/2抑制的下游效應分子TAZ敲除后，這兩類亞群細胞數量呈現相反的變化。進一步研究發現CD4+初始T細胞分化為促進炎症的TH17效應細胞過程中TAZ表達顯著上調，更重要的是通過分析類風濕性關節炎和乾燥綜合征病人的外周血記憶性T細胞后發現，TAZ與TH17細胞的核心轉錄因子RORgt的表達呈正相關。這說明TAZ的大量表達對於促進TH17細胞的分化及其介導的炎症性疾病的發生十分重要。

針對TAZ在TH17細胞培養分化條件下被誘導表達的現象，他們進行了深入的研究發現誘導TH17細胞分化的兩大信號IL-6和TGF-β下游的轉錄因子Smad3和STAT3協同促進TAZ基因的轉錄和表達。利用超高解析度顯微鏡GE OMX V4觀察和生化手段驗證后發現，多聚化的TAZ能夠同時與TH17細胞的核心轉錄因子RORgt和Treg細胞關鍵轉錄因子Foxp3形成複合物（下圖），TAZ能夠促進RORgt轉錄活性但抑制Foxp3的功能，從而促進TH17細胞的分化和減弱Treg細胞的產生。

頗為有趣的是，他們發現初始T細胞分化為Treg細胞時，Hippo信號通路下游主要轉錄因子TEAD1的表達量明顯上升，並且與RORgt、Foxp3或TEAD1相比TAZ與TEAD1具有更高的親和力，從而阻斷了TAZ與RORgt或Foxp3的相互作用，繼而增強了初始T細胞分化為Treg細胞的能力。同時通過小鼠模型和細胞體外分化發現，當缺失TAZ或過表達TEAD1后，可以大幅提高初始T細胞分化為Treg細胞的能力，然而在初始T細胞中過表達TAZ，特別是突變與TEAD1作用位點的TAZ突變體后，能顯著增強其分化為TH17細胞的能力。

TAZ調控TH17細胞和Treg細胞分化的機理示意圖

本項研究闡明了TAZ在調節CD4+初始T細胞分化為TH17細胞和Treg細胞的過程中發揮著關鍵調控作用和重要機理。該項研究對多種自身免疫性疾病的發病機理提供理論依據，也為早期診斷和治療慢性炎症性疾病提供可能的分子標誌物和治療靶標。

據悉，本篇論文的主要工作由博士后耿晶、博士生余淑娟、趙昊和孫秀峰等學生共同承擔，並與廈門大學附屬第一醫院、浙江大學、美國德克薩斯大學等單位合作完成，通訊作者為陳蘭芬教授和周大旺教授。該研究工作獲得了國家自然科學基金委、國家重點基礎研究發展計劃(973)項目、青年千人計劃和中央高校基大學部研基金的資助。

參考文獻：

1、Abdollahpour, H., Appaswamy, G., Kotlarz, D., Diestelhorst, J., Beier, R., Schäffer, A. A., ... & Engelhardt, K. R. (2012). The phenotype of human STK4 deficiency. Blood, 119(15), 3450-3457.

2、Nehme, N.T. et al. MST1 mutations in autosomal recessive primary immunodeficiency characterized by defective naive T-cell survival. Blood 119, 3458–3468 (2012)

3、Du, X., Shi, H., Li, J., Dong, Y., Liang, J., Ye, J., ... & Xu, T. (2014). Mst1/Mst2 regulate development and function of regulatory T cells through modulation of Foxo1/Foxo3 stability in autoimmune disease. The Journal of Immunology, 192(4), 1525-1535.

4、Geng J, Sun X, Wang P, Zhang S, Wang X, Wu H, Hong L, Xie C, Li X, Zhao H, Liu Q, Jiang M, Chen Q, Zhang J, Li Y, Song S, Wang HR, Zhou R, Johnson RL, Chien KY, Lin SC, Han J, Avruch J, Chen L*, Zhou D*.Kinases Mst1 and Mst2 positively regulate phagocytic induction of reactive oxygen species and bactericidal activity. Nature Immunol. 2015. (Cover Story)

李斌 （上海市免疫學研究所資深研究員，上海交通大學特聘教授，國家「傑青」）

Comments：FOXP3陽性調節性T細胞（FOXP3+ Treg）與RORgt 陽性炎性效應性T細胞(RORgt+ Th17) 分化發育與功能平衡對維持機體免疫穩態，控制機體炎性反應至關重要，其分子機制涉及到決定Treg免疫抑制功能的關鍵性轉錄因子FOXP3與決定Th17促炎性因子分泌功能的關鍵轉錄因子RORgt的相互作用和調節。陳蘭芬老師與周大旺老師的該項新研究發現了調節FOXP3與RORgt功能平衡的一個關鍵性轉錄共激活因子TAZ。其在Treg/Th17平衡中的作用，通俗來說，類似於蜀國（TAZ）的聯吳(RORgt)抗曹(FOXP3)。TAZ在Treg/Th17平衡中的功能有可能獨立於其先前已知的在Hippo信號通路中的經典功能。深入研究其上游調節信號通路，可能會對有關Hippo信號通路研究領域的拓展很有啟發意義。另一方面，在某些組織特異性Treg細胞，如腸道中還發現FOXP3+RORgt +雙陽性的誘導型Treg, 在這些細胞中FOXP3與RORgt功能還有相互協調作用。深入研究TAZ在不同組織特異性Treg及Th17細胞分化及功能的差異性，也會有重要的生理意義。

陳蘭芬，博士，廈門大學生命科學學院教授。1993-2000年廈門大學大學部和碩士、2001-2006年愛因斯坦醫學院博士、2007-2012年哈佛大學醫學院博士后；2013年獲得國家"青年千人計劃"資助、2015年獲得國家基金委"優秀青年基金項目「資助、特聘為福建省「閩江學者」教授。長期從事炎症和免疫疾病發生，以及腫瘤發生髮展的分子機制和功能研究，近五年以通訊作者在Cancer Cell、Nat Immunol、Nat Commun、Cell Rep等期刊上發表多篇研究論文。

近年代表性工作：

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