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1、DNA识别受体识别受体DNA recognition receptors 汇报人：何小兵汇报人：何小兵 近近年年来来，随随着着人人们们对对哺哺乳乳动动物物模模式式识识别别受受体体（Pattern recognition receptors, PRRs）的的发发现现和和研研究究的的不不断断深深入入，PRRs 对对病病原原，尤尤其其是是对对病病原原生生命命物物质质基基础础DNA和和RNA的的识识别别成成为为天天然然免免疫疫学学研研究的热点和重点领域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通过识别病原生存必不可少的相关分子模式（模式（Pathogen associated
2、molecular patterns, PAMPs）和机体应激或损伤时释放）和机体应激或损伤时释放的警报素（的警报素（Alarmin），即危险信号），即危险信号（Danger signal）或危险相关分子模式）或危险相关分子模式(Danger associated molecular patterns, DAMPs)，诱导，诱导型干扰素、炎性细胞因子、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天然免疫防御功能，同时诱导获得性免疫的建立建立。n Toll样受体样受体(Toll-like recepto
3、rs, TLRs)n RIG-I样受体样受体(RIG-I like receptors, RLRs) n NOD样受体样受体(NOD-like receptors, NLRs) n C 型凝集素受体（型凝集素受体（C-type lectin receptors, CLRs）n 胞浆胞浆DNA识别受体识别受体(Cytosolic DNA recognition receptors) n 其他天其他天然免疫特异性然免疫特异性PRRsPRRsPRRsn RNA识别受体识别受体（RNA recognition receptors）n DNA识别受体识别受体（DNA recognition recept
4、ors） 核酸识别受体核酸识别受体（Nucleic acid recognition receptors）TLR3、7、8NOD2、NALP1PKRRIG-I、MDA5、LGP2TLR9NALP3AIM2 IFI16(p204) Lrrfip1 RNA Pol 胞膜胞膜DNA识别受体识别受体(Membrane recognition receptors） 胞胞浆浆DNA识别受体识别受体 (Cytosolic recognition receptors） 核酸识别受体核酸识别受体（Nucleic acid recognition receptors）DNA识别受体识别受体 DNA识别受体及其配体
5、识别受体及其配体DNA识别受体识别的病原识别受体识别的病原DNA识别受体识别的病原识别受体识别的病原胞膜胞膜DNA识别受体识别受体nTLR9主主要要表表达达于于pDCs和和B细细胞胞等等细细胞胞器器膜膜(内体、溶酶体或内质网膜内体、溶酶体或内质网膜)n在在静静息息状状态态下下，TLR9定定位位于于免免疫疫细细胞胞内内质质网网，当当相相应应配配体体刺刺激激后后，TLR9则则从从内内质网转位到内体质网转位到内体-溶酶体溶酶体nTLR9的的 这这 种种 转转 位位 需需 要要 内内 质质 网网 蛋蛋 白白UNC93B1和和高高尔尔基基体体（Golgi）参参与与，负负责责转转运运到到内内体体区区室室内
6、内，通通过过MyD88，活活化化 MAPKs、NF-B 和和 IRF7，诱诱导导-IFNs和炎性细胞因子等的释放和炎性细胞因子等的释放TLR9：TLR9对病原细菌对病原细菌DNA的识别的识别n识别细菌非甲基化的识别细菌非甲基化的CpG DNAn卡介苗中的卡介苗中的CpG DNA通过通过TLR9发挥抗肿瘤作用发挥抗肿瘤作用n识识别别灭灭活活的的嗜嗜肺肺军军团团菌菌、脑脑膜膜炎炎萘萘瑟瑟菌菌(Neisseria meningitidis)、结结核核分分支支杆杆菌菌（M. tuberculosis, MTB）、短短小小棒棒状状杆杆菌菌（Propionibacterium acnes, P. acne
7、s)、灭活流产布鲁氏菌、灭活流产布鲁氏菌(Heat-killed Brucella abortus, HKBA)nTLR9在在监监测测和和识识别别非非甲甲基基化化的的CpG DNA中中起起关关键键作作用用，也也说说明明TLR9可可能能主主要要通通过过这这种种区区室室化化来来区区分分自自我我和和非非我我，从从而而避避免免发发生生自自身身免免疫疫性性疾病疾病TLR9对病毒对病毒DNA的识别的识别n单单纯纯疱疱疹疹病病毒毒(Herpes simplex virus, HSV)、细细胞胞巨巨化化病病毒毒(Cytomegalovirus, CMV)、腺腺病病毒毒（Adenovirus, AV）、人人乳乳
8、头头状状瘤瘤病病毒毒(Human papilloma virus，HPV)和和杆杆状状病病毒毒（Baculovirus）等等多多种种DNA病病毒毒基基因因组组也富含也富含CpG DNA基序基序n它它们们通通过过依依赖赖于于TLR9-MyD88的的方方式式诱诱导导pDCs分分泌泌大大量量的的-IFNs和和炎炎性性细细胞因子，从而诱导机体的抗病毒免疫。胞因子，从而诱导机体的抗病毒免疫。n其其中中HSV-1和和HSV-2的的CpG DNA基基序序特特异异性性诱诱导导pDCs释释放放大大量量的的IFN-，说明说明pDCs是介导是介导TLR9依赖性应答的关键细胞。依赖性应答的关键细胞。TLR9对对DNA
9、合成类似物的识别合成类似物的识别n以以硫硫代代磷磷酸酸为为骨骨架架（Phosphorothioate backbone, Ps）的的富富含含多多重重CpG基基序序的的 B/K型型CpG ODNnA/D型型 ODN含含 有有 磷磷 酸酸 二二 酯酯 骨骨 架架（Natural phosphodiester，Po），并并且且含含一一个个以以自自身身互互补补碱碱基基侧侧翼翼形形成成茎茎环环结结构构，在在3端端和和5端端含含有有一一个个硫硫代代修修饰饰的的poly G尾尾nC型型ODN含含有有一一个个Po和和Ps混混合合结结构构，既既能能诱诱导导IFN-的的产产生生，又又能能诱诱导导B细细胞胞的激活的
10、激活TLR9对对DNA合成类似物的识别合成类似物的识别nA/D 型型与与 B/K 型型 ODN 活活性性的的差差异异，可可以以由由其其在在细细胞胞区区室室内内的的不不同同定定位来解释位来解释：nA/D 型型 ODN 优先保留在优先保留在 pDCs 的早期内体中，强烈诱导的早期内体中，强烈诱导IFN-的分泌的分泌nB/K 型型 ODN 优先转位于成熟内体中，诱导炎性细胞因子的分泌优先转位于成熟内体中，诱导炎性细胞因子的分泌nC 型型 ODNs 在细胞内的定位尚不清楚在细胞内的定位尚不清楚nTLR9的的配配体体 ODNs 的的序序列列特特异异性性和和限限修修饰饰可可能能对对于于激激活活机机体体的的
11、天天然然免疫反应是必不可少的免疫反应是必不可少的n科科学学家家认认为为糖糖骨骨架架才才是是 TLR9 的的基基本本配配体体，因因为为含含有有磷磷酸酸二二酯酯的的2 脱脱氧氧核核糖糖寡寡聚聚体体能能结结合合并并激激活活 TLR9，即即使使 3 端端 poly G的的DNA序序列列中中没有没有CpG基序也可以被基序也可以被TLR9识别的能力识别的能力n烟曲霉非甲基化的烟曲霉非甲基化的CpG DNA以以TLR9依赖的方式刺激鼠骨髓来源的依赖的方式刺激鼠骨髓来源的DCs (Bone marrow derived DCs, BMDCs)和人的和人的DCs 分泌炎性细胞因子如分泌炎性细胞因子如 TNF-，
12、这种现象可被甲基化酶抑制，这种现象可被甲基化酶抑制n克氏锥虫富含克氏锥虫富含CpG基序的基因组基序的基因组DNA可为可为 TLR9的配体，引发宿主抗锥虫的炎症反应的配体，引发宿主抗锥虫的炎症反应nTLR9识别疟原虫基因组中富含识别疟原虫基因组中富含AT的的DNA序序 列如列如 5 -TATAATTTTTACCAACTAGC-3n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激活激活巨噬细胞和巨噬细胞和DCs分泌炎性细胞因子和表达趋化因子分泌炎性细胞因子和表达趋化因子n值得注意的是有研究发现，疟原虫色素之所以能通过值得注意
13、的是有研究发现，疟原虫色素之所以能通过TLR9激活免疫细胞是激活免疫细胞是因为其中含有因为其中含有DNA，疟原虫色素如同阳性脂质体作为载体运输，疟原虫色素如同阳性脂质体作为载体运输DNA到内体到内体TLR9对病原真菌和原虫对病原真菌和原虫DNA的识别的识别 胞浆胞浆DNA识别受体识别受体nDAI分分 别别 由由 两两 个个 Z-DNA结结 构构 域域（Z-DNA binding domains），即即 Za 和和 Zb，DNA结结构构域域 3 ( Region required for DNA binding, D3)和和信信 号号 传传 导导 结结 构构 域域 (Signaling doma
14、in, SD) 4个个结结构构域域组组成成，其其中中Za、Zb和和D3结结构构域域与与 DNA的的结结合合有有关关；SD含含有有多多个个丝丝/苏苏氨氨酸酸磷磷酸酸化化位位点点，与与信信号号的的转转导导过过程程有关有关DAI对病毒对病毒DNA的识别的识别n人人工工合合成成的的B-DNA如如 poly（dA:dT）和和 IFN 刺刺激激DNA（IFN-stimulatory DNA，ISD）能能 上上 调调 小小 鼠鼠 胚胚 胎胎 成成 纤纤 维维 细细 胞胞 （ Mouse embryonic fibroblasts，MEFs）和和L929细细胞胞中中DAI的表达，诱导的表达，诱导-IFN的分泌
15、。的分泌。nDAI通通 过过 与与 N端端 的的 DNA结结 合合 区区 识识 别别 poly(dA:dT)、poly(dG: dC )、细细菌菌DNA和和哺哺乳乳动动物物的的DNA，C端端（SD）依依赖赖于于DNA招招募募TBK1（TANK2 binding kinase 1）和和IRF3，然然后后通通过过 TBK1和和STING，活活化化IRF3，使使其其发发生生核核转转位位，诱诱导导I-IFNs的的产产生生；同同时时SD也也可可以以通通过过RHIM 结结构构域域与与 RIP1 和和 RIP3 形成复合物导致形成复合物导致 NF-B的激活的激活DAI对病毒对病毒DNA的识别的识别n有有趣趣
16、的的是是，接接头头分分子子TRIF/TICAM1和和IPS/VISA/Cardif/MAVS 也也参参与与DAI的的信信号号转转导导通通路路，然然而而它它们们在在信信号号转转导导通通路路中中扮扮演演的的具具体体角角色色尚尚不清楚不清楚n最最近近发发现现，DAI通通过过识识别别HSV-1、VACV、RV、CMV以以及及嗜嗜肺肺军军团团菌菌、大大肠肠杆杆菌菌、产产单单核核细细胞胞李李氏氏杆杆菌菌和和 S.Flexneri 等等病病毒毒和和细细菌菌诱诱导导了了大大量量IFN-的释放的释放nDAI在在识识别别病病毒毒DNA中中的的确确切切作作用用及及其其重重要要性性也也受受到到一一些些科科学学家家的的
17、质质疑疑，因因为为DAI-/ - 小小鼠鼠在在感感染染病病毒毒之之后后，其其分分泌泌-IFNs的的能能力力几几乎乎未未受受影响，反映了机体抵御病毒感染机制的复杂性。影响，反映了机体抵御病毒感染机制的复杂性。DAI对病毒对病毒DNA的识别的识别AIM2对病毒对病毒DNA的识别的识别 n AIM2含有含有2个结构域，个结构域，N端的端的Pyrin结构结构域域 （PYD）属于效应结）属于效应结 构域，负责构域，负责和下游的和下游的 ASC结合；结合；C端端HIN结构结构域含域含有有2个个相相 邻的邻的 可以和寡聚核苷酸结合的可以和寡聚核苷酸结合的结构域结构域（OB），）， 其其中中F165负责结合负
18、责结合dsDNA n AIM2识别识别dsDNA，与，与ASC形成炎症小体活形成炎症小体活 化化NF-B和和Caspase-1，诱导炎性细胞因子，诱导炎性细胞因子 IL-1 的高水平分泌，从而介导天然免疫反的高水平分泌，从而介导天然免疫反 应、应、细细胞分胞分 化、凋亡以及癌症等生理和病化、凋亡以及癌症等生理和病 理过程理过程n 病毒、细菌、哺乳动物和人工合成的病毒、细菌、哺乳动物和人工合成的dsDNA 均可诱导均可诱导AIM2的激活的激活 AIM2对病毒对病毒DNA的识别的识别 n病病毒毒、细细菌菌、哺哺乳乳动动物物和和人人工工合合成成的的dsDNA均可诱导均可诱导AIM2的激活的激活nAI
19、M2通通过过识识别别MCMV和和VACV，诱诱导导了了巨巨噬噬细细胞胞、DCs的的Caspase-1的的激激活活，导导致致IL-1和和IL-18的的分分泌泌；而而AIM2-/ -的的巨巨噬噬细细胞胞、DCs和和小小鼠鼠对对MCMV与与VACV反反应应性性降降低低，导导致致IL-1、IL-18的分泌减少的分泌减少nAIM2也也可可识识别别土土拉拉热热弗弗朗朗西西丝丝菌菌 (Francisella tularensis)和和产产单单核核细细胞胞李氏杆菌李氏杆菌的的dsDNAn IFNs诱导蛋白家族的成员诱导蛋白家族的成员IFI16（P204）通过）通过识别来源于识别来源于VACV的核苷酸长度为的核
20、苷酸长度为70个碱基的个碱基的dsDNA以及来源于以及来源于HSV的核苷酸长度为的核苷酸长度为60个个碱基碱基dsDNA激活了激活了THP-1、MEFs、人、人PBMCs和小鼠骨髓来源的巨噬细胞和和小鼠骨髓来源的巨噬细胞和DCs的的信号分子信号分子TBK1、STING、IRF3和和 NF-B，最终诱导了最终诱导了IFN-的分泌。的分泌。n由于由于IFI16和和AIM2同属同属HIN200家族，不仅结家族，不仅结构类似，而且均识别构类似，而且均识别DNA病毒，因此科学家病毒，因此科学家将它们命名为将它们命名为AIM2样受体家族（样受体家族（AIM2-like receptors, ALRs）。）
21、。IFI16对病毒对病毒DNA的识别的识别 RNA Pol 对病毒对病毒DNA的识别的识别nRNA Pol 由多个基因编码，识别基因中一些高度由多个基因编码，识别基因中一些高度保守的特异序列保守的特异序列，即即RNA Pol 的启动子序列而启的启动子序列而启动基因的转录，介导包括动基因的转录，介导包括 5sRNA、tRNA、7SLRNA、U6SnRNA在内的一些小的稳定的在内的一些小的稳定的RNA的合成，并参与的合成，并参与 RNA的加工过程的加工过程nRNA Pol 识别侵入细胞内的识别侵入细胞内的DNA病毒，然后以病毒，然后以病毒病毒DNA为模板，将病毒为模板，将病毒DNA转变成转变成 5
22、-ppp的的dsRNA，再通过，再通过胞内胞内RNA的识别受体的识别受体RIG-I分子所分子所识别，最终由识别，最终由RIG-I激活细胞的特定信号转导通路，激活细胞的特定信号转导通路，诱导诱导IFNs产生，从而产生，从而诱导机体的抗诱导机体的抗病毒病毒免疫免疫nAV、HSV和和EB病毒病毒(Epstain-barr virus, EBV)的感染，能诱导的感染，能诱导RNA Pol -RIG-I介导的信号途径介导的信号途径npoly(dA:dT)或或poly(dG:dC)在鼠原代细胞中能以在鼠原代细胞中能以RIG-I非依赖的方式激非依赖的方式激活活IFNs的产生，提示可能还存在其他的产生，提示可
23、能还存在其他dsDNA识别机制识别机制nRNA Pol -RIG-I信号通路依赖性的信号通路依赖性的IFN-可以抑制可以抑制 DNA病毒的复制，病毒的复制，这个发现有助于对感染性疾病的预防和治疗这个发现有助于对感染性疾病的预防和治疗nEBV诱导产生的诱导产生的 IFN-增强了增强了SLE的敏感性，同时也证实的敏感性，同时也证实RNA Pol 的抑制剂能有效地抑制的抑制剂能有效地抑制IFN-的产生的产生RNA Pol 还可以介导启动子非依还可以介导启动子非依赖的赖的 Poly (dA:dT)的转录的转录RNA Pol 对病对病毒毒DNA的识别的识别NALP3对病毒对病毒DNA的识别的识别nNAL
24、P3由由NOD结构域、结构域、LRR结构域和结构域和信号转导结构域组成。其中信号转导信号转导结构域组成。其中信号转导结构域即结构域即CARD 结构结构/PYD结构域结构域/BIR结构域，这些信号转导结构域能够识结构域，这些信号转导结构域能够识别别PAMPs/DAMPs、介导、介导 NF-B信号信号通路和通路和Caspase-1的活化。的活化。n当当NLRP3被激活后，其通过被激活后，其通过PYD结构结构域与域与ASC结合，然后结合，然后ASC通过通过CARD结构域与结构域与 Caspase-1结合而活化，活化结合而活化，活化的的Caspase-1并不参与凋亡过程而是作并不参与凋亡过程而是作为一
25、种蛋白酶而发挥作用为一种蛋白酶而发挥作用NALP3对病毒对病毒DNA的识别的识别nNALP3也识别病毒的也识别病毒的RNA和和DNA，形成炎症，形成炎症小体，在炎症反应中发挥调节作用小体，在炎症反应中发挥调节作用nNLRP3通过识别通过识别IAV、SeV和和 RV的的RNA，诱，诱导了导了Caspase-1的激活，导致炎性细胞因子如的激活，导致炎性细胞因子如IL-1和和IL-18的释放，在抗的释放，在抗RNA病毒的先天性病毒的先天性免疫反应中发挥重要作用免疫反应中发挥重要作用nNALP3也识别也识别AV、HSV和痘苗病毒安卡拉株和痘苗病毒安卡拉株（MVA）等病毒的）等病毒的DNAnAV能激活巨
26、噬细胞形成能激活巨噬细胞形成dsDNA依赖的炎症小体，依赖的炎症小体，dsDNA也可以激活也可以激活 NALP3非依赖的非依赖的dsDNA和和ASC依赖性的炎症小体的产生，这说明胞质内依赖性的炎症小体的产生，这说明胞质内存在存在DNA的直接识别受体的直接识别受体n产单核细胞李氏杆菌（产单核细胞李氏杆菌（Listeria monocytogenes）的）的DNA和和水疱性口水疱性口炎炎病毒病毒(Vesicular stomatitis virus, VSV)的的RNA激活激活Lrrfip1，随后结合，随后结合并活化并活化-Catenin，再通过结合产生，再通过结合产生-IFNs的关键转录因子的关
27、键转录因子IRF3，促进，促进乙酰化转移酶乙酰化转移酶P300在在IFN启动子区聚启动子区聚集，形成一个集，形成一个IFNs基因表达增强复基因表达增强复合体，从而促进合体，从而促进IFNs特别是特别是IFN-的的产生产生Lrrfip1对病对病原原DNA的识别的识别n因此，因此，Lrrfip1不仅是一个新的胞浆不仅是一个新的胞浆RNA识别受体，也是一个新的胞识别受体，也是一个新的胞浆浆DNA识别受体识别受体n合合成成的的poly(dA:dT)、poly(dG:dC) dsDNA以及以及病原的病原的dsDNA (B型或型或Z型型)通过通过激活激活Lrrfip1诱导诱导-IFNs的分泌的分泌n该研究
28、发现了一条不同于经典模式该研究发现了一条不同于经典模式的、由胞内核酸识别分子的、由胞内核酸识别分子Lrrfip1及其下游信号分子组成的免疫识别及其下游信号分子组成的免疫识别病原核酸及触发病原核酸及触发-IFNs产生的新型产生的新型分子途径，为人们深入认识免疫系分子途径，为人们深入认识免疫系统如何抗御病原感染的机制和抗感统如何抗御病原感染的机制和抗感染免疫药物的设计提供了新的靶点染免疫药物的设计提供了新的靶点和思路和思路Lrrfip1对病对病原原DNA的识别的识别DHX36和和DHX9对病对病原原DNA的识别的识别n合合成成的的poly (dAT: dAT) dsDNA和和嗜嗜肺肺军军团团菌菌的
29、的dsDNA通通过过RIG-I信信号号转转导导通通路路诱诱导导了了IFN-的分泌，在抗感染中发挥了重要作用的分泌，在抗感染中发挥了重要作用nDNA-PKCs、Ku70、p53、ATM和和ATR等等损损伤伤DNA结结合合分分子子能能识识别别损损伤伤的的DNA，因因此它们也归类于胞质此它们也归类于胞质DNA识别受体识别受体n其其它它胞胞质质DNA识识别别受受体体如如高高迁迁移移率率族族蛋蛋白白（ HMGB）、STING、AT钩钩(AT hook)、PHD、Bright(BD)、SANT和和SAP等等可可以以结结合合DNAn痘痘病病毒毒致致病病因因子子E3L和和斑斑马马鱼鱼ssRNA依依赖赖的的蛋蛋白白激激酶酶样样真真核核启启动动因因子子2a激激酶酶(PKZ)也也可可以结合以结合Z型型DNAn转转录录因因子子WT-1、TRA-1、Bicoid、STAT-1、TLS/FUS和和非非洲洲蟾蟾蜍蜍TFIIIA蛋蛋白白等等可可以以结结合合DNA，这这些些DNA结结合合分分子子在在DNA的的复复制制、转转录录、修修复复和和抗抗DNA病病毒毒感感染染以以及及自自身免疫反应等中发挥作用身免疫反应等中发挥作用其他其他DNA识别识别受体受体
