清華大學醫(yī)學院林欣課題組在《Nature Communications》發(fā)文揭示RIPK1 K63泛素化修飾調... 時間：2019-09-13
2019年9月13日，清華大學免疫學研究所林欣課題組在《Nature Communications》期刊上在線發(fā)表了題為” K63-linked ubiquitination regulates RIPK1 kinase activity to prevent cell death during embryogenesis and inflammation”的文章，揭示了RIPK1的K63泛素化修飾可通過調節(jié)RIPK1的激酶活性來抑制胚胎發(fā)育和炎癥發(fā)生過程中的細胞死亡，為研究程序性死亡調節(jié)生理過程提供了新的視角。
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????????RIPK1(Receptor interacting kinase 1)是一個絲氨酸和蘇氨酸激酶，可以參與調節(jié)細胞存活和細胞死亡過程。RIPK1的功能在TNFα介導的信號通路中被廣泛研究，它的激酶活性對其參與的調控過程至關重要。此前的研究表明，蛋白質翻譯后修飾，包括泛素化和磷酸化參與了RIPK1的激酶活性調控過程。但是這些修飾如何調控RIPK1的激酶活性以及如何通過這些修飾來影響程序性死亡過程的機制尚未研究清楚。10多年前，當時還在美國安德森癌癥中心的林欣課題組和美國德州大學西南醫(yī)學中心的James??Chen課題組曾應用生化實驗分別獨立發(fā)現(xiàn)了RIPK1的K63泛素修飾可參與TNFa誘導的NF-kB信號，并鑒定了人源RIPK1的泛素化修飾位點是Lys377(K377)。但是鑒于技術手段和背景知識的限制，當時對于RIPK1的K63泛素化修飾是否參與調節(jié)其激酶活性以及這個修飾的生理作用不很清楚，而且迄今沒有被研究。
????????在本研究中，研究者通過氨基酸保守性分析尋找到了Lys376（K376）是鼠源RIPK1的K63泛素化位點，并利用Crispr-Cas9技術構建了K376R突變小鼠。研究發(fā)現(xiàn)，RIPK1?的K376R突變會造成小鼠在胚胎期E13.5致死，在胚胎里可檢測到大量的細胞死亡和嚴重的肝損傷。Ripk1K376R/K376R小鼠致死期遠早于Ripk1-/-小鼠，暗示了RIPK1的K63泛素化修飾對RIPK1參與調節(jié)細胞生死的重要性。進一步研究發(fā)現(xiàn)，Ripk1K376R/K376R突變會加速TNFa誘導的細胞凋亡和壞死過程。雖然K376R突變會降低NF-kB的激活，但NF-kB激活水平的降低并不是RIPK1K376R/K376R細胞死亡增多的主要原因。他們注意到RIPK1的激酶活性在K376R突變的細胞中顯著增加，通過一系列生化細胞實驗，他們最終揭示了調控機制，即RIPK1在K376上的K63泛素化修飾可招募TAK1-IKK復合物來抑制RIPK1的激酶活性，當發(fā)生K376R突變時會造成RIPK1的激酶活性不被抑制，進而促進了細胞死亡的發(fā)生。
???????那么是否是細胞死亡造成了Ripk1K376R/K376R小鼠的胚胎致死呢？他們發(fā)現(xiàn)，TNFR1的缺失可延緩Ripk1K376R/K376R小鼠的胚胎致死，在出生12天后由于嚴重的炎癥反應而致死。而RIPK3和caspase8同時缺失可完全抑制Ripk1K376R/K376R小鼠的死亡和炎癥過程。更有趣的是，研究者獲得了Ripk1K376R/-小鼠，該小鼠會在出生后由于嚴重的炎癥反應而致死。與Ripk1K376R/K376R相比，Ripk1K376R/-細胞只有單拷貝的RIPK1存在，因此它的激酶活性相對減弱，這解釋了Ripk1K376R/-小鼠的表型。相似的，Ripk1K376R/-小鼠炎癥表型也會由于TNFR1缺失或者RIPK3/Caspase8的缺失而被抑制。他們的這些發(fā)現(xiàn)，在生理條件下，揭示了RIPK1的K63泛素化修飾對調節(jié)胚胎發(fā)育和炎癥反應過程的重要性，對于深入了解RIPK1在相關疾病中的功能和機制有重要作用。
????????清華大學醫(yī)學院林欣教授為本文的通訊作者，清華大學醫(yī)學院2013級博士生唐勇和2016級博士生涂海林為該論文的共同第一作者，論文的其它作者包括2016級博士生張杰、醫(yī)學院副研究員趙學強老師，以及國家蛋白質科學中心（鳳凰中心，北京）秦鈞教授和博士后王旖旎。該課題得到國家自然科學基金委和清華-北大生命科學聯(lián)合中心的資助。
????? ??值得一提的是，同一天《Nature Communications》 同時在線發(fā)表了中科院上海生命科學研究院章海兵課題組相同結論的研究論文。
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https://www.nature.com/articles/s41467-019-12033-8
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