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Immunity | 肖意传/郑明月合作揭示CD4+ T细胞中新的DNA感知通路及其介导衰老相关自身免疫病的调控机制

2021年3月4日,中国科学院上海营养与健康研究所肖意传课题组与中国科学院上海药物研究所郑明月研究员合作在Immunity 期刊上发表了研究论文 Cytoplasmic DNA sensing by KU complex in aged CD4+ T cell potentiates T cell activation and aging-related autoimmune inflammation 。该研究揭示KU复合物介导CD4+ T细胞中的DNA感知,进而介导衰老相关自身免疫病的调控机制


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在本研究中,研究人员发现在老年小鼠和人的CD4+ T细胞胞质中存在DNA大量累积的现象,且这些积累的DNA会促进TCR诱导的CD4+ T细胞的增殖与活化,并促进小鼠自身免疫性炎症的发生发展,说明T细胞自身会通过DNA感知促进其功能活化。固有免疫细胞中DNA的感知主要依赖于cGAS/STING系统,进而通过激活IRF3介导I性干扰素的产生。进一步研究发现,CD4+ T细胞中cGAS的表达水平非常低,因此DNA的增加并不会促进cGAS/STING下游IRF3的激活与I性干扰素的产生。研究人员接着通过质谱结合免疫印迹技术发现T细胞中细胞质DNA并不与cGAS,而是与KU复合物(KU70/KU80)进行结合。如果利用小分子抑制剂STL127705阻断KU复合物与DNA的结合,则显著抑制了DNA诱导的CD4+ T细胞的增殖与活化,进而缓解了老年小鼠自身免疫性炎症的发生发展,说明DNA诱导的T细胞功能活化确实是通过KU复合物感知DNA介导的。通常情况下,KU复合物与DNA依赖的蛋白激酶的催化亚基(DNA-PKcs)一起介导细胞核中的DNA损伤修复。而本研究发现KU复合物在T细胞的细胞质中大量表达,其感知CD4+ T细胞质中积累的DNA后促进了DNA-PKcs的磷酸化激活,进而介导了ZAK的T169位点的磷酸化,ZAK再通过磷酸化AKT激活下游mTOR通路,从而增强了CD4+ T细胞的增殖和活化。因此,CD4T细胞中KU复合物介导的DNA感知通路的激活是导致老年小鼠自身免疫性炎症的发生发展的关键机制。


为了探索干预这一新发现的DNA感知通路进而抑制衰老相关自身免疫性炎症的治疗策略,研究人员利用热量限制(CR)或模拟间歇性进食(FMD)处理老年小鼠,发现这两种节食模式都能显著地降低老年小鼠CD4+ T细胞的DNA损伤和细胞质DNA累积,从而抑制了ZAK-T169位点的磷酸化以及下游AKT/mTOR信号的激活,最终抑制了CD4+ T细胞的活化和衰老相关自身免疫病症状。进一步的,基于DNA感知通路中鉴定到的关键蛋白激酶ZAK,研究人员利用深度学习结合分子模拟的方法从大约13万个化合物库中筛选获得了可特异性抑制ZAK激酶活性的小分子化合物iZAK2,发现iZAK2可有效地抑制DNA诱导的CD4+ T细胞增殖活化,由此缓解了老年小鼠自身免疫病的病理症状。


综上所述,该研究揭示了衰老CD4+ T细胞中不依赖于cGAS/STING的DNA感知信号通路,其可促进T细胞的活化和增殖并导致衰老相关自身免疫病的发生发展。进一步研究和开发阻断T细胞中DNA感知信号传导的抑制剂可能有利于临床治疗衰老相关的自身免疫性疾病。

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衰老CD4+ T细胞中DNA感知促进其活化与自身免疫性炎症的卡通与机制示意图



中国科学院上海营养与健康研究所博士生王艳为该论文的第一作者,肖意传研究员和郑明月研究员为论文的共同通讯作者。




原文链接:

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2021.02.003


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