Nat Immunol | TNIP1变异引发系统性自身免疫反应的分子机制

生物探索 · 公众号 · 生物 · 2024-08-19 16:35

正文

引言

TNIP1，又被称为A20结合的NF-κB激活抑制因子1（ABIN-1），能够通过与Toll样受体（TLR）、肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素1（IL-1）和CD40等互作，抑制NF-κB的活性【1】。近年来研究发现TNIP1对NF-κB信号的抑制作用依赖于其与信号转导分子多聚泛素的结合能力，泛素结合域功能丧失（D485N突变）的小鼠会出现类似红斑狼疮的表型，与Tnip1敲除小鼠表型相似【2】。另一方面，Tnip1D485N小鼠免疫失调与NF-κB、c-Jun N末端激酶和p38α丝裂原活化蛋白激酶促炎信号的紊乱有关，而Tnip1敲除小鼠中的免疫异常表型则归因于CCAAT/增强子结合蛋白β（CEBPβ）靶基因表达上调，这表明特定结构域的Tnip1突变与基因敲除潜在地影响了不同的免疫反应调控网络【3】。

尽管通过全基因组关联研究（GWAS）已发现TNIP1变异与人类自身免疫反应异常有关，但迄今为止尚未发现由TNIP1变异直接导致的病例。此外，最近的研究发现TNIP1是一个选择性自噬的受体和线粒体自噬的负向调节因子【4,5】，然而目前尚未明确TNIP1对自噬体和线粒体选择性自噬的调控功能与疾病间的联系。

近日，澳大利亚国立大学Carola G. Vinuesa实验室领衔在Nature Immunology杂志发表了题为A TNIP1-driven systemic autoimmune disorder with elevated IgG4 的研究论文，通过全外显子组测序，作者发现两个非关联的自身免疫疾病患者中均存在非常罕见的TNIP1Q333P变异，该变异通过诱导B细胞的特定细胞亚群的扩增导致了系统性自身免疫异常。而探究其分子机制后，作者探明了TNIP1Q333P变异所介导的自身免疫反应异常是由于TLR7信号传导激活，自噬体中MyD88的募集异常，以及受损线粒体无法被自噬体清除所导致的。

作者首先在两个无关的自身免疫疾病患者中鉴定到同一个极其罕见的TNIP1错义变异Q333P，该变异位于保守的ABIN同源结构域，结构和功能预测显示该变异是有害的。临床表现上，两名患者具有不同的自身免疫性疾病特征，并伴随着体内IgG4水平上升，可见TNIP1的Q333P变异与自身免疫疾病的发生具有潜在联系，提示其在自身免疫反应调控中的重要作用。

作者随后探究了TNIP1Q333P变异对自身免疫反应的影响。首先，作者利用CRISPR-Cas9技术构建了携带Q346P同源变异的C57BL/6小鼠（vikala小鼠），虽然未出现Tnip1D485N小鼠所发生的肾小球损伤或脾肿大等异常，但vikala小鼠患有多灶性淋巴细胞性涎腺炎，表明TNIP1Q346P变异能够诱发自身免疫疾病，并且其机制与其他TNIP1变异不同。此外，TNIP1Q333P小鼠的自发性生发中心（GC）、浆细胞（PC）、与年龄相关的B细胞（ABC）和CD21−CD23−转换B细胞的比例和数量上升，表明TNIP1Q333P变异导致了与系统性自身免疫相关的B细胞亚群的扩增。

之前研究发现TNIP1能够被招募到激活的MyD88信号复合物中，且Tnip1D485N介导的自身免疫反应依赖于TLR7-MyD88，因此作者探究了TLR7-MyD88信号途径在vikala小鼠自身免疫表型中的作用。通过将vikala小鼠与MyD88或TLR7缺陷型小鼠交配，作者发现MyD88的缺失能够缓解GC B细胞的扩增，降低PCs和ABCs的频率，并减少TFH和滤泡外TH细胞以及IgG2c抗体的水平。可见，抑制TLR7-MyD88信号能够缓解vikala小鼠自身免疫反应的异常。进一步研究TNIP1Q333P变异对NF-κB和IFN1信号传导的影响，作者发现尽管TNIP1Q333P变异未影响NF-κB活性，但变异的发生使TNIP1对MyD88/TBK1所诱导的IFNβ活性的抑制作用减弱，即TNIP1Q333P变异选择性地调控了IFN1信号传导，并潜在地通过该途径影响了系统性自身免疫疾病的发生。

作者接下来研究了TNIP1Q333P选择性调节MyD88信号的机制，及其对选择性自噬的影响。结果表明TNIP1Q333P变异导致TNIP1与MyD88的共定位与互作减弱，MyD88在自噬体中的募集出现异常，TLR7发生持续激活。TNIP1Q333P突变也显著抑制了TNIP1与自噬体标记物ATG7和LC3B的共定位。此外，TNIP1Q333P突变致使TNIP1的选择性自噬受体功能发生异常，受损线粒体的清除发生紊乱。电镜下Tnip1vik/vik小鼠的唾液腺线粒体形态异常，进一步证明了TNIP1Q333P突变导致了线粒体自噬障碍。因此，TNIP1Q333P突变改变了TNIP1在细胞内的定位和功能，选择性地影响TLR7-MyD88信号的活性，诱导了线粒体自噬障碍，最终导致了自身免疫性疾病的发生。

模式图（Credit: Nature Immunology）

综上所述，本研究通过全外显子组测序在两个非关联的系统性自身免疫疾病的病人中鉴定到一个非常罕见的异质性TNIP1Q333P变异，该变异与自身免疫疾病的发生密切相关。探究其致病机制，作者证明TNIP1Q333P变异能够诱导B细胞特定细胞亚群的扩增，持续性激活TLR7信号，影响MyD88被招募到自噬体中，导致了受损线粒体无法被自噬体清除，从而引发了系统性自身免疫反应。本研究为理解TNIP1在自身免疫反应与疾病发生中的作用机制提供了重要见解。

参考文献

1. Shamilov, et al. TNIP1 in autoimmune diseases: regulation of toll‐like receptor signaling. J. Immuno. Res. 2018, 1: 3491269 (2018).

2.Nanda, S. K. et al. Polyubiquitin binding to ABIN1 is required to prevent autoimmunity. J. Exp. Med. 208, 1215–1228 (2011).

3.Zhou, J. et al. A20-binding inhibitor of NF-κB (ABIN1) controls Toll-like receptor-mediated CCAAT/enhancer-binding protein β activation and protects from inflammatory disease. Proc. Natl Acad. Sci. USA 108, E998–E1006 (2011).

4.Shinkawa, Y. et al. ABIN1 is a signal-induced autophagy receptor that attenuates NF-κB activation by recognizing linear ubiquitin chains. FEBS Lett. 596, 1147–1164 (2022).

5.Le Guerroué, F. et al. TNIP1 inhibits selective autophagy via bipartite interaction with LC3/GABARAP and TAX1BP1. Mol. Cell 83, 927–941 (2023).

https://doi.org/10.1038/s41590-024-01902-0

责编|探索君

排版|探索君

文章来源|“BioArt”

End

往期精选

围观‍

一文读透细胞死亡(Cell Death) | 24年Cell重磅综述（长文收藏版）

热文

Cell | 是什么决定了细胞的大小？

热文

Nature | 2024年值得关注的七项技术

热文

Nature | 自身免疫性疾病能被治愈吗？科学家们终于看到了希望

热文

CRISPR技术进化史 | 24年Cell综述

‍