Forscher entdecken funktionelle Kompensationseffekte in Treg-Zellen

Das Team von Professor Yi Sun an der Zhejiang-Universität berichtet über einen funktionellen Kompensationseffekt zwischen den Ube2m-Rbx1- und Ube2f-Sag-Achsen des Neddylierungs-Cullin-RING-Ligase-Systems (CRLs) in T_reg Zellen unter Verwendung von bedingten KO-Mausmodellen. Das Team zeigte außerdem, dass für die Funktionen von T im Wesentlichen sowohl die Ube2m-Rbx1- als auch die Ube2f-Sag-Achse erforderlich sind_reg Zellen und klärte mechanistisch auf, dass die Rbx1/Sag-CRLs sowohl auf neddylierungsabhängige als auch auf neddylierungsunabhängige Weise funktionieren.

Angesichts der Tatsache, dass eine abnormale Aktivierung von CRLs (z. B. durch verstärkte Cullin-Neddylierung) mit vielen menschlichen Autoimmunerkrankungen wie systemischem Lupus erythematodes, entzündlichen Darmerkrankungen und rheumatoider Arthritis verbunden ist, könnte diese Arbeit neue Erkenntnisse und Wege für weitere Studien mit ultimativem Ziel liefern zur Vorbeugung und Behandlung dieser Krankheiten. Der Artikel wurde in der Zeitschrift veröffentlicht Forschung mit dem Titel „Die funktionelle Redundanz der Neddylierungs-E2s und E3s bei der Modulation der Fitness regulatorischer T-Zellen.“

Die Protein-Neddylierung ist eine Art Ubiquitinierungs-ähnliche Modifikation, die durch eine enzymatische E1-E2-E3-Kaskade katalysiert wird. Säugetierzellen haben nur eine Neddylierung E1, zwei E2 (Ube2m und Ube2f) und mehr als ein Dutzend E3. Darunter paart sich Rbx1 E3 mit Ube2m, um die Neddylierung von Cullin 1–4 zu katalysieren, während Sag/Rbx2 E3 mit Ube2f paart, um die Neddylierung von Cullin 5 zu katalysieren. Rbx1 und Sag sind ebenfalls zwei Mitglieder der RING-Familie, die als katalytische Untereinheit von fungieren Cullin-RING-Ligasen (CRLs) E3-Ubiquitin-Ligasen. Die Neddylierung an Cullins aktiviert CRLs, die größte Familie von E3-Ubiquitin-Ligasen, die viele wichtige biologische Prozesse regulieren.

Die früheren Studien von Dr. Suns Gruppe ergaben, dass der vollständige Ausfall von Rbx1 oder Sag bei Mäusen in unterschiedlichen Entwicklungsstadien zum embryonalen Tod führt, was auf die funktionelle Nichtredundanz dieser beiden Familienmitglieder hinweist. Kürzlich berichtete das Team von Dr. Sun, dass UBE2M auch als Ubiquitin E2 fungiert und sich mit Parkin-DJ-1 E3 zur gezielten Ubiquitylierung und zum Abbau von UBE2F unter Hypoxiebedingungen koppelt, was auf gewisse Wechselwirkungen zwischen diesen beiden E2 hindeutet.

Regulatorische T-Zellen sind spezialisierte immunsuppressive CD4⁺-T-Lymphozyten, die eine entscheidende Rolle bei der Aufrechterhaltung der Immunhomöostase in vivo spielen. Letztes Jahr hat Dr. Suns Gruppe Ubem, Ube2F, Rbx1 oder Rbx2/Sag einzeln in regulatorischen T-Zellen (T_reg Zellen) und fanden heraus, dass die Ube2m-Rbx1-Achse des Neddylierungs-CRL-Systems essentiell ist, wohingegen die Ube2f-Sag-Achse für die funktionelle Aufrechterhaltung von T entbehrlich ist_reg Zellen, vorausgesetzt, dass T_reg Zell-Knockout von Ube2m bzw. Rbx1 führt bei Mäusen zu erheblichen entzündlichen/autoimmunen Phänotypen und einem frühen Tod; wohingegen der gleiche Knockout von Ube2f oder Sag keinen Phänotyp hatte.

Der Zweck dieser Studie besteht darin, zu untersuchen, ob eine funktionelle Komplementarität zwischen den Ube2m-Rbx1- und Ube2f-Sag-Achsen in T besteht_reg Zellen. Die Sun-Gruppe erzeugte Mausstämme mit doppeltem Knockout sowohl der E2s Ube2M und Ube2F als auch der E3s Rbx1 und Sag in T_reg Zellen über das Foxp3-Cre-Loxp-System. Die doppelten E2-Knockout-Mäuse zeigten robuste Entzündungsphänotypen mit einer Überlebenszeit von nur etwa 35 Tagen, während Mäuse, die nur Ube2m in T. ausschalteten_reg Zellen hatten eine Überlebenszeit von etwa 4–6 Monaten.

Weiterer Vergleich der Transkriptomveränderungen zwischen zwei E2s Double Knockout T_reg Zellen und Single Knockout Ube2m T_reg Zellen zeigten, dass sich Gene, insbesondere entzündungsbedingte Signalwege, in den ersteren in viel stärkerem Maße veränderten als in den letzteren. Die Ergebnisse deuten darauf hin, dass Ube2f tatsächlich eine Rolle bei T spielt_reg Zellfunktion, die jedoch durch Ube2m in T vollständig kompensiert wird_reg Zellen.

Andererseits zeigte der Vergleich der Phänotypen zwischen doppeltem E3-Knockout und einfachem Rbx1-Knockout ähnliche schwere entzündliche Phänotypen mit frühzeitigem Tod, da der Phänotyp von Mäusen mit einfachem Rbx1-Knockout in T_reg Zellen ist bereits sehr schwerwiegend. Der Unterschied wurde nur bei 8 Tage alten jungen Mäusen festgestellt, bei denen die Aktivierungsindikatoren von Immunzellen bei Double-Knockout-Mäusen signifikant höher waren als bei Single-Knockout-Mäusen.

Ebenso verändert sich das Transkriptom in T_reg Zellen mit gleichzeitiger Deletion von Rbx1 und Sag waren ebenfalls signifikant größer als die in T_reg Zellen mit einzelner Deletion von Rbx1. Somit reguliert Sag selbst auch T_reg Zellfunktion bis zu einem gewissen Grad; aber es wird vollständig durch Rbx1 kompensiert.

Der Phänotyp-Vergleich bei Mäusen mit doppeltem E2- und doppeltem E3-Knockout in T_reg Zellen zeigten bei doppeltem E3-Knockout schwerwiegendere Phänotypen mit deutlich verkürzter Lebensdauer. Die Transkriptomveränderungen in T_reg Die Zellen im ersteren sind auch viel größer als die im letzteren. Angesichts der Tatsache, dass Rbx1 und Sag duale E3-Ligasen sind, die sowohl die Neddylierung (von Cullinen) als auch die Ubiquitylierung (durch CRL) katalysieren, erfordert die CRL-Aktivierung jedoch die Cullin-Neddylierung. Somit scheint Rbx1/Sag Funktionen zu haben, die über Neddylierungs-CRLs hinausgehen. Diese Studie vertieft das Verständnis des Regulationsmechanismus von Rbx1/Sag-CRLs in T_reg Zellen.

Zusammenfassend zeigte diese in vivo-basierte Studie die Kompensation zwischen den Ube2m-Rbx1- und Ube2f Sag-Achsen des Neddylierungs-CRLs-Systems bei der funktionellen Regulierung von T_reg Zellen. Es erläutert auch die Rolle der Rbx1/Sag-CRLs in T_reg Zellen sind teilweise unabhängig von Neddylierungsmodifikationen und offenbaren so bisher unbekannte Mechanismen des Neddylierungs-CRLs-Systems in T_reg Zellen.

Es ist bekannt, dass CRL-Anomalien mit vielen menschlichen Autoimmunerkrankungen verbunden sind und die Aktivierung von CRL eine Neddylierungsmodifikation erfordert. Daher bietet diese Arbeit einen neuen Blickwinkel für die Untersuchung und das Verständnis der zugrunde liegenden Mechanismen der Entstehung von Autoimmunerkrankungen und trägt dazu bei, die Grundlage für das ultimative Ziel bei der Prävention und Behandlung von Autoimmunerkrankungen zu schaffen.

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