干扰素调节因子的研究进展

沈金花,吕 印,刘庆华

(中南民族大学 生命科学学院 医学生物研究所，武汉 430074)

IRFs是指一类能对IFN基因表达起调控作用的转录因子，它们能结合到IFN基因顺式作用元件和干扰素刺激应答基因(ISC)序列中干扰素刺激性反应元件(ISRE)上，诱导和调节IFN及其信号通路基因的表达.目前已发现10个IRFs成员，IRF1～IRF9和病毒IRF(V-IRF).IRFs作为IFN信号通路中起关键调控作用的转录因子，在IFN的诱导、病毒防御、免疫调节、细胞分化、细胞生长与凋亡和诸多疾病的调节中均具有重要作用.本文将从IRFs的结构、功能和免疫活性等方面作一综述.

1 IRFs的结构、功能和激活

所有IRFs成员的DNA结合区(DBD)都位于氨基端的前115个氨基酸内[1].含有一个由5个色氢酸残基组成的基序，每个色氨酸被10～18个氨基酸隔开，这个基序介导IRF结合到ISRE的核心序列GAAA上.除IRF6外，其他的IRF还包含一个羧基端IRF相关结构域(IAD)，促进不同成员间形成异二聚体.

IRFs作为IFN信号通路中起关键调控作用的转录因子，在免疫调节、细胞分化、肿瘤调节、病毒防御、应激反应、细胞凋亡和细胞周期调节中具有重要作用.

IRFs的激活主要是依赖于C末端和相关结构域的磷酸化及其形成多聚体而实现的.IRFs对IFNs的诱导是通过对IFN基因的顺式作用元件的调节实现的，其信号通路中涉及许多细胞因子，如CBP/p300、TBK1和IKKe等.

2 IRFs与免疫

IRFs作为转录因子在IFN的转录调控、病原体的免疫反应、造血干细胞的发育、淋巴细胞分化及先天性免疫和适应性免疫、细胞周期和增殖调控等方面均发挥着重要作用.

2.1 IRFs在免疫应答中的作用

PRRs成员的Toll样受体家族(TLR)与IFN相互作用，能识别病原体感染和启动先天免疫防御反应.TLR与PAMP结合，诱导炎症反应清除病原体的感染.LPS、dsRNA和PAMP可被特定的TLR识别，由IRF3、IRF7等介导，诱导IFN的表达，从而激活IFN下游靶基因表达，同时诱导T细胞分化，激活机体特异抗病原体的适应性免疫途径. PRRs识别特异的PAMP后通过其特有的接头蛋白以及MyD88信号，引起IRF3、IRF7和NF-κB的激活，诱导IFN、IL、TNF的转录，激活非特异的抗病毒途径和特异的获得性免疫.在髓样树突细胞(mDC)中，IRF3、IRF5和IRF7通过下游MAVS信号共同调节Ι型干扰素应答.各类IRF在免疫应答中的作用见表1[2].

表1 IRFs在免疫应答中的作用

2.2 IRFs与免疫细胞分化

IRF在调节免疫细胞，如T、B细胞、NK细胞和巨噬细胞的分化发育和功能调节等方面起着重要的作用[2].

不同的IRF通过不同的信号通路对不同的免疫细胞分化产生不同影响[2].通过对IRF8-/-、IRF4-/-和 IRF8-/-/IRF4-/-小鼠的研究发现，CD4+DCs、CD8α+DCs和pDC的分化主要由IRF4、IRF8调控，同时也受IRF1和IRF2的调控.IRF8还能通过调节骨髓细胞分化凋亡的关键基因的表达调节骨髓细胞生长、分化和凋亡，如 IRF8 直接诱导 Prdm1 、Etv3 、Blimp-1 和 METS的表达.NK细胞由IRF1，IRF2共同调节，IRF1诱导IL-15促进NK细胞分化，IRF2可能是通过细胞内在方式和促进细胞凋亡来促进NK细胞分化[2].B细胞分化也主要由IRF4和IRF8调节，IRF8能通过IECS直接与EBF的启动子结合，激活EBF的表达，EBF能激活与B细胞分化有关的基因，如 Pax5, Cd79a, Vpreb1.IRF4是B细胞成熟分化成浆细胞必需的转录因子，IRF4通过与Fas凋亡抑制分子(FAIM)IRF4结合位点结合，调节B细胞凋亡，IRF4结合位点突变，失去Fas基因对B细胞凋亡控制，导致B细胞增殖和恶变[6].

2.3 IRFs与Th细胞分化

IRFs通过IL、TGF、STAT等一系列细胞因子调节T细胞分化，这些因子也会影响IRFs的表达，形成一个复杂的网络调控系统[1].

IRFl与IRF2能强烈启动Thl应答，IRFl促使编码IL-12的p35亚基、编码IL-12和IL-23的p40亚基及Caspase1基因上调，导致IFN-β产生增多，从而促进Th1细胞的分化.另外，IRFl刺激NOS的表达，IRF2通过IAD2介导的与IRF8的相互作用来增加IL-12和IL23的p40亚基表达，促进Th1的分化.IRF2也参与NOS的转录后修饰来增加NO的产量.反过来，IFN-β通过STATl的活性来诱导T细胞中IRFl的表达，形成一个正反馈调节.IRF5和IRF8通过调节IL-l2促进向Th1细胞分化[1].

IRF4主要参与Th2细胞分化.IRF4通过直接或间接机制结合在IL-4启动子的一个元件上，并与活化T细胞核因子(NFAT)和STAT6相互作用，触发IL-4的转录，从而促进CD4+T细胞向Th2细胞分化.IRF4还能控制GATA3等Th2细胞分化的主要调节因子表达[7].IRFl通过结合IL-4启动子的3个不同位点从而抑制其转录，抑制CD4+T向Th2细胞分化，IRFl、IRF2使之向Th1方向偏移，IRF4使之向Th2方向偏移.它们共同作用，调节CD4+T细胞的Th1/Th2分化平衡.

IRF4还可以调节Th9和Th17细胞的分化，IRF5对Th17细胞的分化也有促进作用，但是IRF8却有抑制CD4+T向Th17分化的作用[8].IRF4对Treg也有调节作用，可能是通过控制Foxp3的表达而实现[7].

2.4 IRFs与细胞生长、细胞凋亡和肿瘤

研究发现，除IRF2、IRF4和V-IRF对肿瘤发生有促进作用外，其余的IRFs对肿瘤发生均有抑制作用[9].

IRF1可与p53协同作用于p21启动子，抑制DNA损伤诱导的细胞增殖，表明IRF1通过参与p53通路而行使对细胞周期和凋亡的调控作用，IRF1的表达能诱导小鼠乳腺癌细胞凋亡和抑制肿瘤生长,IRF1的缺失可以明显增加肿瘤易感性[10].IRF3能增强病毒诱导的凋亡，而且这种调节作用不依赖于p53和IFN，当细胞DNA损伤时，DNA-PK可使IRF3磷酸化，磷酸化的IRF3从胞浆移位到胞核，激活凋亡相关基因的转录[11]. IRF5通过参与p53凋亡通路而促使肿瘤细胞凋亡.非磷酸化的IRF6能与Maspin协同调节细胞周期，对肿瘤的发生、进展产生抑制.P53能和IRF6结合，增强靶基因的表达[12]，也能与Notch结合，调节对肿瘤的抑制[13].IRF7可被I型干扰素和TNF-α诱导，IRF7诱导的I型干扰素基因表观遗传沉默破坏了抑癌的I型干扰素途径. IRF8是I型干扰素基因的激活剂，可通过免疫调节发挥抗肿瘤活性，IRF8通过诱导 Cdkn2b 抑制细胞周期，促进细胞凋亡，通过抑癌基因Bcl2l 和 Bcl2 抑制癌症的发生，如抑制黑素瘤的发生[14].

IRF2与IRFl的识别位点相同，一方面，IRF2会与IRFl竞争而抑制IRFl的转录，所以IRF2在肿瘤调节过程中具有与IRFl相反的作用，另一方面，IRF2能与Blimpl共同结合于IFN-β基因VRE的PRDI结构域，IRF2能抑制Blimpl的作用而引起细胞癌变.在HTLV-1感染的T细胞中，癌蛋白Tax能诱导IRF4 mRNA高表达，持续表达的IRF4抑制了G2-M 检验点基因cyclinBl和DNA修复基因Rad51，XRRPA、PCNA的表达，从而引起癌变.有研究报道IRF2和IRF4在抑制肿瘤中具有双重作用， IRF2可以通过调节p53的表达及泛素化抑制肿瘤[15, 16]，IRF4则通过 p27KIP1途径抑制肿瘤细胞的增殖[17].V-IRF主要是通过抑制其他IRFs，如IRF3、IRF5、IRF7的活性，以及对p53和IFN的负调控来促进肿瘤的发生[18].

2.5 IRFs与系统性红斑狼疮

干扰素调节因子家族通过对淋巴细胞分化的调节，诱导IFN的产生及对IFN相关基因表达的调控，在系统性红斑狼疮(SLE)的发病机制中起作用[4].不同干扰素调节因子通过相同或不同的作用机制对SLE产生正性或负性调节.影响SLE的IRFs主要有IRF5、IRF7、IRF8.

IRF5和IRF7可诱导IFN-α基因转录，而SLE病人血清中IFN-α大量增加，IRF5、IRF7变异或过表达会诱发SLE的产生.目前，“gene + antibody = high IFN-α”前反馈调节学说认为：SLE相关自身抗体通过TRP信号途径，使MyD88衔接蛋白与IRF5/IRF7相互作用，IRF5/IRF7磷酸化激活，导致IFN-α大量产生，最终诱发SLE的产生[19-21].在TRP应答中，缺乏IRF8的DC细胞不能产生炎症因子.

研究显示，SLE患者Th1的应答下降.IRF1-/-小鼠由于外周血中IL12p3缺乏，Th1细胞分化缺陷，具有Th2应答倾向，可推测IRFl功能缺陷是SLE患者Th1应答下降，Th2细胞优势活化的主要原因.由于IRF2具有下调Th2和上调Th1的功能，对SLE也具有抑制作用.IRF3对SLE具有双重作用，一方面，IRF3在病毒感染早期间接激活IRF7而产生IFN，IFN大量增加可能诱发SLE或加重SLE患者的病情，另一方面，IRF3可通过活化IL-12p35而使Th1的功能上调而抑制SLE，除病毒感染早期外，IRF3也是SLE的保护因子.SLE中，IRF4的高表达诱导IL-4的高表达，导致Th1应答低下，Th2应答增强，使B细胞的功能亢进而产生大量的自身抗体和免疫复合物.

2.6 IRFs在其他疾病中的研究进展

IRFs在许多疾病中发挥作用.IRF7通过TLR9和MyD88途径与FXR启动子结合，控制FXR的表达，具有抑制肠炎的作用[22].在气道平滑肌细胞中，IRF1的表达增加哮喘的发作[23]；IRF3通过Th2途径应答气道过敏反应.通过对IRF3基因敲除小鼠和心脏IRF3过表达小鼠的研究发现，IRF3在心肌肥大模型小鼠中通过钝化ERK1/2 对心脏起防护作用，故IRF3可能作为预防和治疗心肌肥大的新靶点.

3 总结与展望

IRFs主要在免疫系统中通过对IFN的诱导、病毒防御、免疫调节、细胞分化、细胞生长与凋亡等调节许多疾病的发生，如IRF4是调节淋巴细胞分化的核心，可将IRF4作为一个靶位治疗或缓解某些炎症疾病[24].某些IRFs如IRFl、IRF2、IRF4、IRF8在Th细胞分化中起关键的调节作用，可将特定IRF作为一个理想的靶位干预Th分化，如用模拟IRFl、IRF2、IRF8的制剂或IRFl、IRF2、IRF8的激动剂可上调Th1细胞分化，拮抗IRF4的制剂如IRF4受体、抗IRF4抗体或增加IRF4结合蛋白等以减少Th2的应答和自身抗体的产生而治疗SLE、IRFl、IRF5、IRF7、IRF9等在病毒感染后诱导Ι型IFN的产生过程中起重要的作用，IFN-α的产生将诱发或者加重SLE患者的病情.IRF对肿瘤的调节主要是通过调节细胞周期、凋亡或抑癌基因p53而实现的，也有的是调节抗肿瘤免疫(如IRF8)，或调节干扰素信号通路(如IRF9).深入了解IRFs的生物学功能不仅对宿主免疫调节研究具有重要意义，而且可为癌症和许多疾病的治疗提供分子基础.

参 考 文 献

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