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1、探索与创新,DNA识别受体 DNA recognition receptors汇报人：何小兵,近年来，随着人们对哺乳动物模式识别受体（Pattern recognition receptors, PRRs）的发现和研究的不断深入，PRRs 对病原，尤其是对病原生命物质基础DNA和RNA的识别成为天然免疫学研究的热点和重点领域。,PRRs 通过识别病原生存必不可少的相关分子模式（Pathogen associated molecular patterns, PAMPs）和机体应激或损伤时释放的警报素（Alarmin），即危险信号（Danger signal）或危险相关分子模式(Danger as
2、sociated molecular patterns, DAMPs)，诱导型干扰素、炎性细胞因子、趋化因子和共刺激分子等的释放和表达发挥天然免疫防御功能，同时诱导获得性免疫的建立。,Toll样受体(Toll-like receptors, TLRs)RIG-I样受体(RIG-I like receptors, RLRs) NOD样受体(NOD-like receptors, NLRs) C 型凝集素受体（C-type lectin receptors, CLRs）胞浆DNA识别受体(Cytosolic DNA recognition receptors) 其他天然免疫特异性PRRs,PRRs
3、,PRRs,RNA识别受体 （RNA recognition receptors）DNA识别受体 （DNA recognition receptors）,核酸识别受体 （Nucleic acid recognition receptors）,TLR3、7、8 NOD2、NALP1 PKR RIG-I、MDA5、LGP2,TLR9NALP3 AIM2 IFI16(p204) Lrrfip1 RNA Pol ,胞膜DNA识别受体 (Membrane recognition receptors）胞浆DNA识别受体(Cytosolic recognition receptors）,核酸识别受体 （Nu
4、cleic acid recognition receptors）,DNA识别受体,DNA识别受体及其配体,DNA识别受体识别的病原,DNA识别受体识别的病原,胞膜DNA识别受体,TLR9主要表达于pDCs和B细胞等细胞器膜(内体、溶酶体或内质网膜) 在静息状态下，TLR9定位于免疫细胞内质网，当相应配体刺激后，TLR9则从内质网转位到内体-溶酶体 TLR9的这种转位需要内质网蛋白UNC93B1和高尔基体（Golgi）参与，负责转运到内体区室内，通过MyD88，活化 MAPKs、NF-B 和 IRF7，诱导-IFNs和炎性细胞因子等的释放,TLR9：,TLR9对病原细菌DNA的识别,识别细菌非
5、甲基化的CpG DNA 卡介苗中的CpG DNA通过TLR9发挥抗肿瘤作用 识别灭活的嗜肺军团菌、脑膜炎萘瑟菌(Neisseria meningitidis)、结核分支杆菌（M. tuberculosis, MTB）、短小棒状杆菌（Propionibacterium acnes, P. acnes)、灭活流产布鲁氏菌(Heat-killed Brucella abortus, HKBA) TLR9在监测和识别非甲基化的CpG DNA中起关键作用，也说明TLR9可能主要通过这种区室化来区分自我和非我，从而避免发生自身免疫性疾病,TLR9对病毒DNA的识别,单纯疱疹病毒(Herpes simple
6、x virus, HSV)、细胞巨化病毒(Cytomegalovirus, CMV)、腺病毒（Adenovirus, AV）、人乳头状瘤病毒(Human papilloma virus，HPV)和杆状病毒（Baculovirus）等多种DNA病毒基因组也富含CpG DNA基序,它们通过依赖于TLR9-MyD88的方式诱导pDCs分泌大量的-IFNs和炎性细胞因子，从而诱导机体的抗病毒免疫。 其中HSV-1和HSV-2的CpG DNA基序特异性诱导pDCs释放大量的IFN-，说明pDCs是介导TLR9依赖性应答的关键细胞。,TLR9对DNA合成类似物的识别,以硫代磷酸为骨架（Phosphorot
7、hioate backbone, Ps）的富含多重CpG基序的 B/K型CpG ODN A/D型ODN含有磷酸二酯骨架（Natural phosphodiester，Po），并且含一个以自身互补碱基侧翼形成茎环结构，在3端和5端含有一个硫代修饰的poly G尾 C型ODN含有一个Po和Ps混合结构，既能诱导IFN-的产生，又能诱导B细胞的激活,TLR9对DNA合成类似物的识别,A/D 型与 B/K 型 ODN 活性的差异，可以由其在细胞区室内的不同定位来解释： A/D 型 ODN 优先保留在 pDCs 的早期内体中，强烈诱导IFN-的分泌 B/K 型 ODN 优先转位于成熟内体中，诱导炎性细胞
8、因子的分泌 C 型 ODNs 在细胞内的定位尚不清楚 TLR9的配体 ODNs 的序列特异性和限修饰可能对于激活机体的天然免疫反应是必不可少的 科学家认为糖骨架才是 TLR9 的基本配体，因为含有磷酸二酯的2 脱氧核糖寡聚体能结合并激活 TLR9，即使 3 端 poly G的DNA序列中没有CpG基序也可以被TLR9识别的能力,烟曲霉非甲基化的CpG DNA以TLR9依赖的方式刺激鼠骨髓来源的DCs (Bone marrow derived DCs, BMDCs)和人的DCs 分泌炎性细胞因子如TNF-，这种现象可被甲基化酶抑制 克氏锥虫富含CpG基序的基因组DNA可为TLR9的配体，引发宿主
9、抗锥虫的炎症反应 TLR9识别疟原虫基因组中富含AT的DNA序列如 5 -TATAATTTTTACCAACTAGC-3 恶性疟原虫的血红蛋白代谢产物疟原虫色素作为诱导物，能通过TLR9激活巨噬细胞和DCs分泌炎性细胞因子和表达趋化因子 值得注意的是有研究发现，疟原虫色素之所以能通过TLR9激活免疫细胞是因为其中含有DNA，疟原虫色素如同阳性脂质体作为载体运输DNA到内体,TLR9对病原真菌和原虫DNA的识别,胞浆DNA识别受体,DAI分别由两个Z-DNA结构域（Z-DNA binding domains），即 Za 和 Zb，DNA结构域 3 ( Region required for DNA
10、 binding, D3)和信号传导结构域(Signaling domain, SD) 4个结构域组成，其中Za、Zb和D3结构域与 DNA的结合有关；SD含有多个丝/苏氨酸磷酸化位点，与信号的转导过程有关,DAI对病毒DNA的识别,人工合成的B-DNA如 poly（dA:dT）和 IFN 刺激DNA（IFN-stimulatory DNA，ISD）能上调小鼠胚胎成纤维细胞（Mouse embryonic fibroblasts，MEFs）和L929细胞中DAI的表达，诱导-IFN的分泌。 DAI通过与N端的DNA结合区识别 poly(dA:dT)、poly(dG: dC )、细菌DNA和哺乳
11、动物的DNA，C端（SD）依赖于DNA招募TBK1（TANK2 binding kinase 1）和IRF3，然后通过 TBK1和STING，活化IRF3，使其发生核转位，诱导I-IFNs的产生；同时SD也可以通过RHIM 结构域与 RIP1 和 RIP3 形成复合物导致 NF-B的激活,DAI对病毒DNA的识别,有趣的是，接头分子TRIF/TICAM1和IPS/VISA/Cardif/MAVS 也参与DAI的信号转导通路，然而它们在信号转导通路中扮演的具体角色尚不清楚 最近发现，DAI通过识别HSV-1、VACV、RV、CMV以及嗜肺军团菌、大肠杆菌、产单核细胞李氏杆菌和 S.Flexner
12、i 等病毒和细菌诱导了大量IFN-的释放 DAI在识别病毒DNA中的确切作用及其重要性也受到一些科学家的质疑，因为DAI-/ - 小鼠在感染病毒之后，其分泌-IFNs的能力几乎未受影响，反映了机体抵御病毒感染机制的复杂性。,DAI对病毒DNA的识别,AIM2对病毒DNA的识别,AIM2含有2个结构域，N端的Pyrin结构域 （PYD）属于效应结 构域，负责和下游的ASC结合；C端HIN结构域含有2个相 邻的可以和寡聚核苷酸结合的结构域（OB），其中F165负责结合dsDNA AIM2识别dsDNA，与ASC形成炎症小体活化NF-B和Caspase-1，诱导炎性细胞因子IL-1 的高水平分泌，从
13、而介导天然免疫反 应、细胞分 化、凋亡以及癌症等生理和病 理过程病毒、细菌、哺乳动物和人工合成的dsDNA 均可诱导AIM2的激活,AIM2对病毒DNA的识别,病毒、细菌、哺乳动物和人工合成的dsDNA均可诱导AIM2的激活 AIM2通过识别MCMV和VACV，诱导了巨噬细胞、DCs的Caspase-1的激活，导致IL-1和IL-18的分泌；而AIM2-/ -的巨噬细胞、DCs和小鼠对MCMV与VACV反应性降低，导致IL-1、IL-18的分泌减少 AIM2也可识别土拉热弗朗西丝菌 (Francisella tularensis)和产单核细胞李氏杆菌的dsDNA,IFNs诱导蛋白家族的成员IF
14、I16（P204）通过识别来源于VACV的核苷酸长度为70个碱基的dsDNA以及来源于HSV的核苷酸长度为60个碱基dsDNA激活了THP-1、MEFs、人PBMCs和小鼠骨髓来源的巨噬细胞和DCs的信号分子TBK1、STING、IRF3和 NF-B，最终诱导了IFN-的分泌。 由于IFI16和AIM2同属HIN200家族，不仅结构类似，而且均识别DNA病毒，因此科学家将它们命名为AIM2样受体家族（AIM2-like receptors, ALRs）。,IFI16对病毒DNA的识别,RNA Pol 对病毒DNA的识别,RNA Pol 由多个基因编码，识别基因中一些高度保守的特异序列，即RNA
15、 Pol 的启动子序列而启动基因的转录，介导包括 5sRNA、tRNA、7SLRNA、U6SnRNA在内的一些小的稳定的RNA的合成，并参与 RNA的加工过程 RNA Pol 识别侵入细胞内的DNA病毒，然后以病毒DNA为模板，将病毒DNA转变成 5-ppp的dsRNA，再通过胞内RNA的识别受体RIG-I分子所识别，最终由RIG-I激活细胞的特定信号转导通路，诱导IFNs产生，从而诱导机体的抗病毒免疫,AV、HSV和EB病毒(Epstain-barr virus, EBV)的感染，能诱导RNA Pol -RIG-I介导的信号途径 poly(dA:dT)或poly(dG:dC)在鼠原代细胞中能
16、以RIG-I非依赖的方式激活IFNs的产生，提示可能还存在其他dsDNA识别机制 RNA Pol -RIG-I信号通路依赖性的IFN-可以抑制 DNA病毒的复制，这个发现有助于对感染性疾病的预防和治疗 EBV诱导产生的 IFN-增强了SLE的敏感性，同时也证实RNA Pol 的抑制剂能有效地抑制IFN-的产生RNA Pol 还可以介导启动子非依赖的 Poly (dA:dT)的转录,RNA Pol 对病毒DNA的识别,NALP3对病毒DNA的识别,NALP3由NOD结构域、LRR结构域和信号转导结构域组成。其中信号转导结构域即CARD 结构/PYD结构域/BIR结构域，这些信号转导结构域能够识别PAMPs/DAMPs、介导 NF-B信号通路和Caspase-1的活化。 当NLRP3被激活后，其通过PYD结构域与ASC结合，然后ASC通过CARD结构域与 Caspase-1结合而活化，活化的Caspase-1并不参与凋亡过程而是作为一种蛋白酶而发挥作用,
