TrifToll样受体转导途径的新成员
王天轶 王军民 姚希贤
【关键词】 Trif蛋白； Toll样受体； 转导途径
先天性免疫系统使机体能够对侵入的微生物产生快速有效的免疫应答，保证这种快速应答的关键是具有一个良好的识别系统，后者由免疫细胞表面的一系列受体构成，它们能识别特定的病原相关性分子模式(pathogens associated molecular pattern，PAMP)。当这些被称作Toll样受体(Toll like receptors,TLRs)的识别蛋白发现入侵微生物后，他们刺激胞内的信号转导途径，最终产生多种免疫应答(1)。在信号转导下游主要出现两类事件(2)：首先，所有的TLRs刺激细胞内信使蛋白(细胞因子)分泌，启动和促进炎症的发生和发展；其次，对TLR3和TLR4的刺激作用通过单一信号引起β干扰素(IFN-β)分泌，这种蛋白最终使一系列基因活化，其产物有助于清除病原。TLR3能够识别双链RNA及其类似结构，因此在病毒的清除方面具有重要作用，而TLR4则在特定的细菌胞壁成分——脂多糖(LPS)作用下活化。这一途径目前已经十分清楚(3)，但并不能就机体对细菌和病毒产生所有的应答作出解释，尤其是IFN-β生成。因此，人们推测存在第二条信号通路行使这一特定功能。Hoebe和Yamamoto等(4，5)最近报道一种Trif蛋白(或称Ticam-1)是构成这一通路的关键成分。已知TLRs是白细胞介素-1受体(IL-1R)超家族的成员，并且在胞质段结构类似，但是在其胞外区域存在明显的差异。IL-1R有3个免疫球蛋白样结构，而TLR具有富含亮氨酸重复基序，因此，两者信号转导途径存在许多相似之处。多数情况下，刺激TLR引起炎性因子生成依赖于配体蛋白MyD88共同的途径，后者为35 ku的胞浆内蛋白质，是TLR/IL-1R超家族信号途径中普遍存在的接头蛋白，也是TLR/IL-1R超家族的重要成员之一。这种蛋白能通过胞浆内C末端Toll/IL-1受体(Toll/IL-1 receptor,TIR)区与TLR胞内尾端TIR区直接相连，并使其与促进信号进一步转导至胞内的分子相结合，最终将信号转至核内，进而活化特定的基因。 对MyD88基因缺陷鼠进行的研究发现，在LPS和poly(I∶C)的作用下，存在MyD88非依赖性途径，能激活核因子-κB(NF-κB)和干扰素调节因子3(IFN regulatory factor3，IRF3)，最终造成IFN诱导基因的表达和树突细胞的成熟。尽管最初认为另外一种包含TIR的配体蛋白TIRAP(TIR domain-containing adaptor protein,TIRAP,又称Mal)也参与了MyD88非依赖性途径，然而后期的研究发现，TIRAP缺陷大鼠在LPS和poly(I∶C)的作用下，IFN诱导基因的表达和树突细胞的成熟不存在异常(6,7)。因此，Trif被认为最有可能负责TLR3和TLR4信号转导途径中MyD88非依赖性途径。 Hoebe和其同事(4)报道小鼠经化学诱导发生LPS2变异表现出由TLR3和TLR4介导的免疫应答严重受损，并且极易发生病毒感染。目前已经证实LPS2变异发生于Trif蛋白，后者具有一个与MyD88相似的受体作用区，LPS2变异可以使其失活。由此这一变异可以破坏基因转录因子IRF3的活化。已知对IRF-3的刺激是由TLR3和TLR4触发，不依赖于MyD88，因此这些证据将Trif和MyD88的作用区分开来。 Yamamoto等(5)用传统基因打靶技术产生了Trif缺陷小鼠，研究的结果与Hoebe相似，尤其是发现Trif缺陷小鼠的几种组织表现出TLR3和TLR4介导的免疫应答严重受损，其中包括所有的MyD88非依赖性免疫应答；而在Trif缺失或LPS2变异细胞中，由TLR3介导的免疫反应几乎完全缺失，表明Trif是TLR3信号转导中主要配体蛋白(8)。Trif最初被认为是一种传导来源于活化TLR3信号的蛋白(7)，新近的研究肯定了这一作用。但另一方面Trif对于细菌LPS通过TLR4转导信号并引起IFN-β生成也是必不可少的，这一点是我们不曾了解的。这两个研究小组还发现，Trif蛋白缺乏或者缺失的小鼠在LPS作用下呈现出炎症细胞因子生成障碍。如上所述，这些因子的生成过程依赖于MyD88，因此认为，Trif在TLR4活化后能够与这些蛋白发生协同作用。引起炎症因子生成的主要信号转导途径涉及NF-κB和多种丝裂原活化蛋白激酶途径。Hoebe和Yamamoto等 (4，5)发现，在MyD88或者Trif发生变异的小鼠中，由LPS引起这些信号蛋白活化的功能只是轻度受损，而在这两种配体蛋白均缺失的小鼠中则不出现这两种蛋白的活化。细胞应用多种配体以及信号转导途径的优势之一是能够提供特异性的免疫应答：不同的病原成分作用于不同的TLRs，与不同的配体结合，从而产生适合于病原清除的不同免疫应答。还有另外一种包含TIR结构域的配体Mal，在TLR2和TLR4作用的信号转导途径中却可以与MyD88产生协同作用(5，9)。至少目前已经知道这一家族中的两个成员，但是其生理作用还不清楚(7，10)。在LPS的作用下，MyD88、Mal和Trif能够与TLRs通过TIR结合，并且引发下游信号转导。那么TLR4是否直接作用于这些配体?这种结合作用是同时发生还是顺序发生它们之间是相互促进，还是通过对不同的信号途径短暂性调节而相互排斥？Hoebe等(4)观察到LPS2缺陷小鼠有两种Trif缺陷的巨噬细胞：一种表现出LPS诱导细胞因子生成严重障碍；而另外一种实际上未受影响。相反，所有的MyD88缺陷巨噬细胞均表现出细胞因子生成障碍。那么 “不依赖Trif”的LPS2巨噬细胞是否应用自身的另外一种配体替代Trif，或者它们通过另外一种机体固有的不同类型MyD88非依赖性途径转导信号仍需进一步研究。 LPS诱导细胞因子生成信号转导途径的双重性在临床上具有重要意义。由TLR4引起的炎症反应对于机体防御病原是极为重要的，但是如果炎症反应失控，将对机体造成损害。例如，严重细菌感染能够由于脓毒性休克引起患者死亡，造成的原因并不是直接由细菌感染引起，而是由于过度的炎症反应。对体内LPS诱导多条信号转导途径中的一条进行调节，可能在保证足够的免疫反应的前提下减少脓毒性休克发生的危险。Hoebe和Yamamoto等(4，5)发现，在体内破坏Trif途径能够降低LPS的毒性。那么在Trif信号转导途径中还有其他哪些分子参与呢Sato等(11)最近的研究发现，肿瘤坏死因子相关因子6(TRAF6)通过其TRAF区域与存在于Trif N末端部分的TRAF6结合基序相互作用。破坏Trif的TRAF结合基序使其不能够与TRAF6连接，将导致Trif诱导的NF-κB依赖性途径活化减少，而对IFN-β启动子无影响。Sharma和Fitagerald等(12，13)研究发现，IκB激酶i和TRAFs相关的NF-κB活化分子结合激酶-1(TBK-1)可以作为IRF-3的激酶，不仅与IRF-3、而且与Trif连接。Sato等 (11)发现TBK-1也与Trif N末端区域相连，且Trif与TBK-1的连接需TBK-1激酶活化，并且使Trif发生磷酸化。由于TRIF6和TBK-1在Trif上的结合位点接近，因此，TRAF6或许能在物理上防止TBK-1和Trif连接。上述结果表明，Trif和TRAF6及TBK-1分别相连活化两种不同的转录因子NF-κB和IRF-3。Trif是TLRs信号转导途径的新成员，对它的研究刚刚启步，仍然有许多领域是未知的，了解这一途径对于阐明机体抗病毒防御机制极为重要，而且对于调节细菌的炎症反应是极具价值的。
, http://www.100md.com
参考文献
1 李志杰，刘靖华，姜勇.Toll样受体的发现及其研究进展(J).中国危重病急救医学，2003，15：694-697.
2 Yeh W C，Chen N J.Immunology:another toll road(J).Nature，2003,424:736-737.
3 姚咏明，鄢小建，姚风华，等.严重腹腔感染大鼠组织Toll样受体2/4基因表达及其调节机制(J).中国危重病急救医学，2003，15：646-650.
4 Hoebe K,Du X,Georgel P,et al.Identification of LPS2 as a key transducer of MyD88-independent TIR signaling(J).Nature,2003,424:743-748.
, 百拇医药
5 Yamamoto M,Sato S,Hemmi H,et al.Essential role for TIRAP in activation of the signaling cascade shared by TLR2 and TLR4(J).Nature,2002,420:324-329.
6 Horng T,Barton G M,Flavell R A,et al.The adaptor molecule TIRAP provides signaling specificity for Toll-like receptors(J).Nature,2002，420：329-333.
7 Oshiumi H,Matsumoto M,Funami K,et al.TICAM-1,an adaptor molecule that participates in Toll-like receptor 3-mediated interferon-beta induction(J).Nat Immunol, 2003,4:161-167.
, 百拇医药
8 Yamamoto M,Sato S,Hemmi H, et al.Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent toll-like receptor signaling pathway(J).Science,2003,301:640-643.
9 Horng T,BartonG M,Flavell R A, et al. The adaptor molecule TIRAP provides signaling specificity for Toll-like receptors(J).Nature,2002,420:329-333.
10 O'Neill L A,Fitzgerald K A,Bowie A G.The Toll-IL-1 receptor adaptor family grows to five members(J).Trends Immunol,2003,24:286-290.
, 百拇医药
11 Sato S,Sugiyama M,Yamamoto M, et al. Toll/IL-1 receptor domain-containing adaptor inducing IFN-beta (TRIF) associates with TNF receptor-associated factor 6 and TANK-binding kinase 1,and activates two distinct transcription factors,NF-kappa B and IFN-βregulatory factor-3,in the Toll-like receptorsignaling(J). J Immunol, 2003,171:4304-4310.
12 Sharma S,tenOever B R,Grandvaux H,et al .Triggering the interferon antiviral response through an IKK-related pathway(J).Science,2003,300:1148.
13 Fitagerald K A,McWhirter S M.IKK and TBK 1 are essential components of the IRF 3 signaling pathway(J).Nat Immunol,2003,4:491.
作者单位： 050082 石家庄，白求恩国际和平医院(王天轶)；河北邯郸高等医学专科学校附属医院(王军民)；河北医科大学附属第二医院(姚希贤)
作者简介：王天轶(1971-)，男(汉族)，河北省定兴人，主治医师。, 百拇医药
【关键词】 Trif蛋白； Toll样受体； 转导途径
先天性免疫系统使机体能够对侵入的微生物产生快速有效的免疫应答，保证这种快速应答的关键是具有一个良好的识别系统，后者由免疫细胞表面的一系列受体构成，它们能识别特定的病原相关性分子模式(pathogens associated molecular pattern，PAMP)。当这些被称作Toll样受体(Toll like receptors,TLRs)的识别蛋白发现入侵微生物后，他们刺激胞内的信号转导途径，最终产生多种免疫应答(1)。在信号转导下游主要出现两类事件(2)：首先，所有的TLRs刺激细胞内信使蛋白(细胞因子)分泌，启动和促进炎症的发生和发展；其次，对TLR3和TLR4的刺激作用通过单一信号引起β干扰素(IFN-β)分泌，这种蛋白最终使一系列基因活化，其产物有助于清除病原。TLR3能够识别双链RNA及其类似结构，因此在病毒的清除方面具有重要作用，而TLR4则在特定的细菌胞壁成分——脂多糖(LPS)作用下活化。这一途径目前已经十分清楚(3)，但并不能就机体对细菌和病毒产生所有的应答作出解释，尤其是IFN-β生成。因此，人们推测存在第二条信号通路行使这一特定功能。Hoebe和Yamamoto等(4，5)最近报道一种Trif蛋白(或称Ticam-1)是构成这一通路的关键成分。已知TLRs是白细胞介素-1受体(IL-1R)超家族的成员，并且在胞质段结构类似，但是在其胞外区域存在明显的差异。IL-1R有3个免疫球蛋白样结构，而TLR具有富含亮氨酸重复基序，因此，两者信号转导途径存在许多相似之处。多数情况下，刺激TLR引起炎性因子生成依赖于配体蛋白MyD88共同的途径，后者为35 ku的胞浆内蛋白质，是TLR/IL-1R超家族信号途径中普遍存在的接头蛋白，也是TLR/IL-1R超家族的重要成员之一。这种蛋白能通过胞浆内C末端Toll/IL-1受体(Toll/IL-1 receptor,TIR)区与TLR胞内尾端TIR区直接相连，并使其与促进信号进一步转导至胞内的分子相结合，最终将信号转至核内，进而活化特定的基因。 对MyD88基因缺陷鼠进行的研究发现，在LPS和poly(I∶C)的作用下，存在MyD88非依赖性途径，能激活核因子-κB(NF-κB)和干扰素调节因子3(IFN regulatory factor3，IRF3)，最终造成IFN诱导基因的表达和树突细胞的成熟。尽管最初认为另外一种包含TIR的配体蛋白TIRAP(TIR domain-containing adaptor protein,TIRAP,又称Mal)也参与了MyD88非依赖性途径，然而后期的研究发现，TIRAP缺陷大鼠在LPS和poly(I∶C)的作用下，IFN诱导基因的表达和树突细胞的成熟不存在异常(6,7)。因此，Trif被认为最有可能负责TLR3和TLR4信号转导途径中MyD88非依赖性途径。 Hoebe和其同事(4)报道小鼠经化学诱导发生LPS2变异表现出由TLR3和TLR4介导的免疫应答严重受损，并且极易发生病毒感染。目前已经证实LPS2变异发生于Trif蛋白，后者具有一个与MyD88相似的受体作用区，LPS2变异可以使其失活。由此这一变异可以破坏基因转录因子IRF3的活化。已知对IRF-3的刺激是由TLR3和TLR4触发，不依赖于MyD88，因此这些证据将Trif和MyD88的作用区分开来。 Yamamoto等(5)用传统基因打靶技术产生了Trif缺陷小鼠，研究的结果与Hoebe相似，尤其是发现Trif缺陷小鼠的几种组织表现出TLR3和TLR4介导的免疫应答严重受损，其中包括所有的MyD88非依赖性免疫应答；而在Trif缺失或LPS2变异细胞中，由TLR3介导的免疫反应几乎完全缺失，表明Trif是TLR3信号转导中主要配体蛋白(8)。Trif最初被认为是一种传导来源于活化TLR3信号的蛋白(7)，新近的研究肯定了这一作用。但另一方面Trif对于细菌LPS通过TLR4转导信号并引起IFN-β生成也是必不可少的，这一点是我们不曾了解的。这两个研究小组还发现，Trif蛋白缺乏或者缺失的小鼠在LPS作用下呈现出炎症细胞因子生成障碍。如上所述，这些因子的生成过程依赖于MyD88，因此认为，Trif在TLR4活化后能够与这些蛋白发生协同作用。引起炎症因子生成的主要信号转导途径涉及NF-κB和多种丝裂原活化蛋白激酶途径。Hoebe和Yamamoto等 (4，5)发现，在MyD88或者Trif发生变异的小鼠中，由LPS引起这些信号蛋白活化的功能只是轻度受损，而在这两种配体蛋白均缺失的小鼠中则不出现这两种蛋白的活化。细胞应用多种配体以及信号转导途径的优势之一是能够提供特异性的免疫应答：不同的病原成分作用于不同的TLRs，与不同的配体结合，从而产生适合于病原清除的不同免疫应答。还有另外一种包含TIR结构域的配体Mal，在TLR2和TLR4作用的信号转导途径中却可以与MyD88产生协同作用(5，9)。至少目前已经知道这一家族中的两个成员，但是其生理作用还不清楚(7，10)。在LPS的作用下，MyD88、Mal和Trif能够与TLRs通过TIR结合，并且引发下游信号转导。那么TLR4是否直接作用于这些配体?这种结合作用是同时发生还是顺序发生它们之间是相互促进，还是通过对不同的信号途径短暂性调节而相互排斥？Hoebe等(4)观察到LPS2缺陷小鼠有两种Trif缺陷的巨噬细胞：一种表现出LPS诱导细胞因子生成严重障碍；而另外一种实际上未受影响。相反，所有的MyD88缺陷巨噬细胞均表现出细胞因子生成障碍。那么 “不依赖Trif”的LPS2巨噬细胞是否应用自身的另外一种配体替代Trif，或者它们通过另外一种机体固有的不同类型MyD88非依赖性途径转导信号仍需进一步研究。 LPS诱导细胞因子生成信号转导途径的双重性在临床上具有重要意义。由TLR4引起的炎症反应对于机体防御病原是极为重要的，但是如果炎症反应失控，将对机体造成损害。例如，严重细菌感染能够由于脓毒性休克引起患者死亡，造成的原因并不是直接由细菌感染引起，而是由于过度的炎症反应。对体内LPS诱导多条信号转导途径中的一条进行调节，可能在保证足够的免疫反应的前提下减少脓毒性休克发生的危险。Hoebe和Yamamoto等(4，5)发现，在体内破坏Trif途径能够降低LPS的毒性。那么在Trif信号转导途径中还有其他哪些分子参与呢Sato等(11)最近的研究发现，肿瘤坏死因子相关因子6(TRAF6)通过其TRAF区域与存在于Trif N末端部分的TRAF6结合基序相互作用。破坏Trif的TRAF结合基序使其不能够与TRAF6连接，将导致Trif诱导的NF-κB依赖性途径活化减少，而对IFN-β启动子无影响。Sharma和Fitagerald等(12，13)研究发现，IκB激酶i和TRAFs相关的NF-κB活化分子结合激酶-1(TBK-1)可以作为IRF-3的激酶，不仅与IRF-3、而且与Trif连接。Sato等 (11)发现TBK-1也与Trif N末端区域相连，且Trif与TBK-1的连接需TBK-1激酶活化，并且使Trif发生磷酸化。由于TRIF6和TBK-1在Trif上的结合位点接近，因此，TRAF6或许能在物理上防止TBK-1和Trif连接。上述结果表明，Trif和TRAF6及TBK-1分别相连活化两种不同的转录因子NF-κB和IRF-3。Trif是TLRs信号转导途径的新成员，对它的研究刚刚启步，仍然有许多领域是未知的，了解这一途径对于阐明机体抗病毒防御机制极为重要，而且对于调节细菌的炎症反应是极具价值的。
, http://www.100md.com
参考文献
1 李志杰，刘靖华，姜勇.Toll样受体的发现及其研究进展(J).中国危重病急救医学，2003，15：694-697.
2 Yeh W C，Chen N J.Immunology:another toll road(J).Nature，2003,424:736-737.
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5 Yamamoto M,Sato S,Hemmi H,et al.Essential role for TIRAP in activation of the signaling cascade shared by TLR2 and TLR4(J).Nature,2002,420:324-329.
6 Horng T,Barton G M,Flavell R A,et al.The adaptor molecule TIRAP provides signaling specificity for Toll-like receptors(J).Nature,2002，420：329-333.
7 Oshiumi H,Matsumoto M,Funami K,et al.TICAM-1,an adaptor molecule that participates in Toll-like receptor 3-mediated interferon-beta induction(J).Nat Immunol, 2003,4:161-167.
, 百拇医药
8 Yamamoto M,Sato S,Hemmi H, et al.Role of adaptor TRIF in the MyD88-independent toll-like receptor signaling pathway(J).Science,2003,301:640-643.
9 Horng T,BartonG M,Flavell R A, et al. The adaptor molecule TIRAP provides signaling specificity for Toll-like receptors(J).Nature,2002,420:329-333.
10 O'Neill L A,Fitzgerald K A,Bowie A G.The Toll-IL-1 receptor adaptor family grows to five members(J).Trends Immunol,2003,24:286-290.
, 百拇医药
11 Sato S,Sugiyama M,Yamamoto M, et al. Toll/IL-1 receptor domain-containing adaptor inducing IFN-beta (TRIF) associates with TNF receptor-associated factor 6 and TANK-binding kinase 1,and activates two distinct transcription factors,NF-kappa B and IFN-βregulatory factor-3,in the Toll-like receptorsignaling(J). J Immunol, 2003,171:4304-4310.
12 Sharma S,tenOever B R,Grandvaux H,et al .Triggering the interferon antiviral response through an IKK-related pathway(J).Science,2003,300:1148.
13 Fitagerald K A,McWhirter S M.IKK and TBK 1 are essential components of the IRF 3 signaling pathway(J).Nat Immunol,2003,4:491.
作者单位： 050082 石家庄，白求恩国际和平医院(王天轶)；河北邯郸高等医学专科学校附属医院(王军民)；河北医科大学附属第二医院(姚希贤)
作者简介：王天轶(1971-)，男(汉族)，河北省定兴人，主治医师。, 百拇医药