研究揭示轉運蛋白ABCG2通過外排衣康酸抑制巨噬細胞抗菌天然免疫

衣康酸是具有免疫調節功能的細胞代謝物。目前，研究發現衣康酸主要在炎癥激活的巨噬細胞中由位于線粒體的代謝酶IRG1產生。從分子結構來看，衣康酸是一種含有α，β-烯基的不飽和羧酸，具有很強的親電子活性，能夠與蛋白質半胱氨酸殘基上巰基發生自發的化學反應。這一反應稱為烷基化修飾。TFEB是調控溶酶體生物合成的關鍵轉錄因子。在應激狀態下(如病原體入侵)，TFEB從胞質轉移至細胞核內。在細胞核內，TFEB激活參與溶酶體生物合成的基因表達，進而誘導溶酶體的生物合成。此前，中國科學院生物物理研究所李新建團隊發現衣康酸通過烷基化修飾激活轉錄因子TFEB，誘導巨噬細胞溶酶體的生物合成，進而提高機體抵御細菌入侵的天然免疫能力。此外，該團隊研發了可基因編碼的衣康酸探針BioITA，實現了在亞細胞分辨率實時檢測衣康酸的濃度變化。然而，衣康酸在巨噬細胞內的濃度調節機制和生物學意義尚不清楚。>>>商務洽談，點此處，在線咨詢

轉運蛋白ABCG2歸屬于ABC(ATP-binding cassette)轉運體大家族，廣泛表達于腸、肝、胎盤和血腦屏障等組織器官中，可以主動地把具有不同化學結構的代謝物和小分子藥物泵出胞外。基于這一特性，有研究報道ABCG2與腫瘤化療的耐藥相關。

李新建團隊在《細胞-代謝》(Cell Metabolism)上，在線發表了題為ABCG2 is an itaconate exporter that limits antibacterial innate immunity by alleviating TFEB-dependent lysosomal biogenesis的研究論文。該研究鑒定出ABCG2作為一種衣康酸的膜轉運蛋白能夠將衣康酸從胞內轉運至胞外。在炎癥激活的巨噬細胞中，ABCG2抑制衣康酸介導的抗菌天然免疫能力。科研人員構建了靶向膜定位蛋白編碼基因的慢病毒gRNA文庫，以此前研發的衣康酸探針BioITA作為輸出信號，篩選到ABCG2基因作為炎癥巨噬細胞中的衣康酸胞外轉運蛋白。進一步，研究通過質譜、流式細胞術、重組脂質體分析，確認ABCG2是衣康酸的胞外轉運蛋白，且其轉運活性依賴于水解ATP。為了探討ABCG2介導的衣康酸胞外轉運的生理功能，研究構建了傷寒沙門氏菌感染小鼠模型，發現了在Irg1表達條件下髓系細胞特異性Abcg2敲除小鼠與對照小鼠(野生型小鼠)相比表現出更好的抗菌天然免疫能力;而在Irg1全身性敲除條件下此效應消失，提示ABCG2依賴于其將衣康酸轉運至胞外的能力抑制機體的抗菌天然免疫。此外，機制研究表明，ABCG2介導的衣康酸胞外轉運可下調胞內衣康酸濃度，限制衣康酸介導的TFEB激活，導致溶酶體的生物合成減少，進而抑制巨噬細胞的抗菌天然免疫能力(如圖)。

綜上所述，該研究鑒定出衣康酸的胞外轉運蛋白ABCG2，解析了ABCG2通過外排衣康酸抑制巨噬細胞天然免疫能力的分子機制，提示ABCG2是抗菌治療的新靶點。因此，篩選靶向ABCG2的小分子抑制劑是研發抗菌新藥的潛在策略。研究工作得到國家自然科學基金、中國科學院和國家重點研發計劃的支持。

ABCG2通過外排衣康酸抑制巨噬細胞抗菌天然免疫能力的分子機制。炎癥激活的巨噬細胞中代謝酶IRG1大量生成衣康酸(itaconate)，ABCG2介導的衣康酸胞外轉運可下調胞內衣康酸濃度，限制衣康酸介導的TFEB激活，導致溶酶體的生物合成減少，進而抑制巨噬細胞的抗菌天然免疫能力

來源：生物物理所       相關閱讀：

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