干擾素基因刺激因子(STING)在細(xì)胞識(shí)別各類病原體所產(chǎn)生的外源 DNA 并激活 I 型干擾素反應(yīng)過程中,發(fā)揮著不可或缺的作用。一旦細(xì)胞質(zhì)檢測(cè)到外源 DNA,STING 便會(huì)開啟從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)向高爾基體的轉(zhuǎn)運(yùn)之旅。抵達(dá)高爾基體后,STING 能夠激活下游的激酶 TBK1,進(jìn)而通過再循環(huán)內(nèi)體(RE)進(jìn)入溶酶體,最終走向降解。盡管當(dāng)前對(duì)于 STING 激活的分子機(jī)制已多有明晰,但在其降解失活的具體機(jī)制方面,仍存在諸多有待探索之處,猶如一片尚待開墾的科學(xué)處女地,吸引著科研人員不斷深入探究,以期徹底揭開這一神秘面紗。
STING 借助轉(zhuǎn)運(yùn)所需的內(nèi)體分選復(fù)合物(ESCRT)實(shí)現(xiàn)微自噬降解。在對(duì)哺乳動(dòng)物 Vps 基因展開篩選時(shí)發(fā)現(xiàn),ESCRT 各組分在 STING 被包裹進(jìn)溶酶體的進(jìn)程中起著極為關(guān)鍵的作用。一旦敲降 ESCRT 組分 Tsg101 或者 Vps4,就會(huì)致使 STING 于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)不斷累積,進(jìn)而持續(xù)激活 I 型干擾素反應(yīng)。值得注意的是,在 STING 的轉(zhuǎn)運(yùn)階段,其第 288 位賴氨酸會(huì)出現(xiàn) K63 泛素化現(xiàn)象,而這一泛素化修飾對(duì)于 STING 的降解不可或缺,它宛如一把開啟降解大門的關(guān)鍵鑰匙,精準(zhǔn)調(diào)控著 STING 的降解流程,維持著整個(gè)細(xì)胞內(nèi)相關(guān)免疫反應(yīng)的精細(xì)平衡與有序運(yùn)行。
在探究 STING 向溶酶體轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)制的研究中,研究人員選取 Sting -/- 的小鼠胚胎成纖維細(xì)胞,將 mRuby 3 標(biāo)記的 STING 與 EGFP 標(biāo)記的溶酶體蛋白 Lamp1 進(jìn)行穩(wěn)定轉(zhuǎn)染,隨后借助超分辨成像顯微鏡展開觀測(cè)。起初,確定 mRuby 3 - STING 定位于內(nèi)質(zhì)網(wǎng),當(dāng)運(yùn)用具有膜穿透性的 STING 激動(dòng)劑 DMXAA 予以刺激后,mRuby 3 - STING 信號(hào)消失,不過在加入溶酶體蛋白酶抑制劑時(shí),熒光信號(hào)又得以恢復(fù),且多數(shù)信號(hào)處于 Lamp1 陽性的溶酶體腔內(nèi),由此證實(shí) STING 的降解發(fā)生于溶酶體腔內(nèi)。
鑒于膜蛋白進(jìn)入溶酶體腔存在三種方式,研究團(tuán)隊(duì)推測(cè) STING 進(jìn)入溶酶體的潛在途徑如下:其一,STING 囊泡被自噬小體包裹后與溶酶體融合(即巨自噬);其二,STING 囊泡膜直接與內(nèi)體或溶酶體膜融合;其三,STING 囊泡被內(nèi)體或溶酶體膜直接包裹(即微自噬)。他們率先通過實(shí)驗(yàn)排除了巨自噬的可能性。接著,利用 EGFP 標(biāo)記的再循環(huán)內(nèi)體(RE)蛋白 —— 轉(zhuǎn)鐵蛋白受體 TfnR,其 EGFP 端朝向 RE 腔內(nèi),一旦膜融合發(fā)生,由于溶酶體內(nèi)的酸性環(huán)境,EGFP 熒光信號(hào)會(huì)淬滅;而若發(fā)生的是溶酶體膜直接包裹 STING 囊泡,那么 EGFP 信號(hào)將持續(xù)留存,直至包裹 EGFP 的膜被溶酶體脂解酶消化。研究發(fā)現(xiàn),在 DMXAA 刺激 3 小時(shí)后,TfnR - EGFP 信號(hào)與 mRuby 3 - STING 信號(hào)能夠在溶酶體中被同時(shí)檢測(cè)到,這表明 STING 是通過直接包裹的方式進(jìn)入溶酶體的,并且相關(guān)光電子顯微鏡(CLEM)也觀測(cè)到了 STING 直接包裹進(jìn)入溶酶體的相關(guān)證據(jù)。
囊泡蛋白分選(Vps)蛋白承擔(dān)著將新合成的囊泡蛋白分選至溶酶體的職責(zé)。于是,研究人員運(yùn)用 siRNA 對(duì) 75 個(gè) Vps 基因進(jìn)行篩選,結(jié)果顯示敲降其中 55 個(gè) Vps 基因能夠抑制 STING 降解,敲降其中 40 個(gè) Vps 基因可增強(qiáng) STING 介導(dǎo)的 I 型干擾素反應(yīng)。由于 Vps 屬于轉(zhuǎn)運(yùn)所需的內(nèi)體分選復(fù)合物(ESCRT),故而 ESCRT 對(duì)于 STING 包裝進(jìn)入溶酶體極為關(guān)鍵。當(dāng)敲降 ESCRT 組分 Tsg101 和 Vps4 時(shí),會(huì)致使 STING 囊泡在細(xì)胞質(zhì)中積聚,持續(xù)激活 I 型干擾素反應(yīng)。在人類原代 T 細(xì)胞中敲降 Tsg101,會(huì)造成干擾素刺激基因的表達(dá)上調(diào)。
最終研究發(fā)現(xiàn),STING 在高爾基體 / RE 轉(zhuǎn)運(yùn)期間,其 288 位賴氨酸位點(diǎn)會(huì)發(fā)生 K63 泛素化,而此泛素化修飾對(duì)于 STING 的降解不可或缺,它在整個(gè) STING 的降解進(jìn)程中扮演著極為關(guān)鍵的角色,深刻影響著細(xì)胞內(nèi)相關(guān)免疫調(diào)節(jié)機(jī)制的精準(zhǔn)運(yùn)行與平衡維持。
總體而言,該項(xiàng)研究成功揭示了 STING 降解的內(nèi)在機(jī)制,具體表現(xiàn)為由 ESCRT 所介導(dǎo)的微自噬降解過程。其中,ESCRT 在 STING 直接被溶酶體包裹的環(huán)節(jié)中起著不可或缺的作用。一旦敲降 ESCRT 組分 Tsg101 或者 Vps4,就會(huì)引發(fā) STING 的大量累積,進(jìn)而致使免疫反應(yīng)持續(xù)處于激活狀態(tài)。與此同時(shí),在 STING 的轉(zhuǎn)運(yùn)進(jìn)程中,其第 288 位賴氨酸會(huì)發(fā)生泛素化修飾,而這一修飾乃是 STING 降解所必需的關(guān)鍵步驟。由于免疫反應(yīng)的持續(xù)激活會(huì)對(duì)機(jī)體以及細(xì)胞造成損害,所以深入理解 STING 的降解失活機(jī)制,能夠?yàn)殚_發(fā)抑制免疫反應(yīng)過度激活的相關(guān)療法提供有力的理論依據(jù)與實(shí)踐指導(dǎo),猶如在探索治療免疫失衡疾病的道路上點(diǎn)亮一盞明燈,為后續(xù)的醫(yī)學(xué)研究與藥物研發(fā)開辟新的方向,助力人們?cè)诰S護(hù)機(jī)體健康、平衡免疫功能的征程中邁出堅(jiān)實(shí)的步伐。
STING (D2P2F) Rabbit mAb
20ul
Phospho-STING (Ser366) (E9A9K) Rabbit mAb
100ul
Phospho-STING (Ser365) (D8F4W) Rabbit mAb
100ul
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