锌指蛋白A20在自身免疫病中的作用及调控机制

王晨，程艳杰

(大连医科大学附属第一医院检验科，辽宁大连 116000)

·综述·

锌指蛋白A20在自身免疫病中的作用及调控机制

王晨，程艳杰

(大连医科大学附属第一医院检验科，辽宁大连 116000)

锌指蛋白A20，是一种具有泛素化与去泛素化的双重酶活性蛋白，能够通过多种途径负性调控NF-κB。目前已有许多研究证实，自身免疫病中存在A20表达的异常，并与疾病的发生、发展有着千丝万缕的关系。该文就锌指蛋白A20在自身免疫病中的作用及调控机制作一综述。

锌指蛋白A20；NF-κB；自身免疫病；调控作用

锌指蛋白A20，又称肿瘤坏死因子α诱导蛋白3(tumor necrosis factor alpha-induced protein 3,TNFAIP3)，由Dixit等[1]于1990年在经肿瘤坏死因子-α(TNF-α)处理后的人脐静脉内皮细胞中首次发现。之后发现A20在上皮细胞、树突状细胞、T淋巴细胞及B淋巴细胞中均有表达[2-4]。研究表明，锌指蛋白A20作为NF-κB的负性调控因子，在调控机体免疫和炎症反应中发挥重要作用[5]。自身免疫病是由于机体免疫系统失衡，产生针对自身组织和器官的免疫应答效应从而导致自身组织和器官受损的一类疾病。已有报道证实A20参与很多自身免疫病的发生和发展。本文就A20在自身免疫病中的作用及调控机制进行阐述。

1 NF-κB简介

NF-κB是一种普遍存在于细胞质中的快反应转录因子，静止时以同源或异源二聚体的形式存在于胞浆中，由具有Rel同源区(Rel homology domain, RHD)结构的蛋白质组成，包括RelA(p65)、RelB、c-Rel、p100/p52和p105/p50。在细胞静止状态下NF-κB利用其RHD羧基末端(C端)所含的核定位序列结构与其抑制蛋白(inhibitor of NF-κB, IκB)的中心区结合, 在细胞质中形成无活性的NF-κB-IκB复合体。当细胞受到外界刺激时，NF-κB与IκB解离，进入细胞核对靶基因进行转录。NF-κB的激活主要通过经典和非经典途径。经典激活途径中，Toll样受体(Toll-like receptor，TLR)、抗原诱导产生的特异性B细胞受体(B cell receptor,BCR)和T细胞受体(T cell receptor,TCR)以及促炎细胞因子诱导产生的IL-1、TNF-α的模式识别受体的活化能够介导IκB激酶β(IκB kinase β，IKKβ)的激活，使得IκB磷酸化并被蛋白酶体降解，NF-κB二聚体(p65/p50)进入胞核对靶基因进行转录。NF-κB经典激活途径的主要功能是诱导细胞的活化，确保细胞发挥特定的免疫学效应[6]。非经典途径中，TNF受体超家族如细胞毒素β受体、CD40以及TNF配体家族的B细胞活化因子、NF-κB受体活化因子的活化，使IκB与NF-κB在细胞质中分离，NF-κB以二聚体形式进入细胞核对基因进行转录。非经典途径中NF-κB的激活为维持细胞内的功能正常运行提供有利条件，如在淋巴组织中确保淋巴细胞的正常分化与增值[7]。

2 NF-κB的抑制因子A20

人类A20基因定位于染色体6q23.3，其氨基末端(N端)的卵巢肿瘤(ovarian tumor, OTU)结构域具有去泛素化蛋白酶的作用，能够使诸多信号转导通路如NF-κB信号通路中的受体相关蛋白(receptor-interacting protein, RIP)发生去泛素化，抑制蛋白酶对其的降解作用；羧基末端(C端)含有7个Cys2-Cys2锌指(zinc finger，ZnF)的重复结构，具有泛素化蛋白酶的作用，能够使RIP的Lys48泛素化被降解，其中第4个锌指具有E3泛素连接酶(ubiquitin-conjugating enzyme, Ubcl3)活性[8]。

A20对NF-κB的调控体现在：一方面，A20可在一些炎症因子如TNF、IL-1、TLR和NOD样受体(NOD-like receptor,NLR)配体的诱导下，负性调节NF-κB的活化；另一方面，A20可抑制TNF诱导的细胞凋亡[9]。A20 N端DUB结构域的激活可切割NF-κB信号通路上的蛋白质分子如RIP1(receptor-interactingprotein 1)、RIP2、肿瘤坏死因子受体相关因子-6(tumor necrosis factor receptor-associated factor 6，TRAF6)和黏膜相关淋巴组织淋巴瘤异位基因(mucosa-associated lymphoid tissue lymphoma translocation gene 1，MALAT1)的63位Lys连接的多聚泛素化链，使其发生去泛素化而阻止蛋白质之间的相互作用，进而抑制NF-κB信号通路的转导[10]。A20的C端锌指结构区具有Ubcl3的作用，能够促进Lys连接的多聚泛素链泛素化，使其被蛋白酶体降解[11]。

3 A20与自身免疫病

3.1 A20与系统性红斑狼疮(systemic lupus erythematosus，SLE) SLE是以体内产生大量自身抗体和系统性炎症反应为病理特症，最终引起器官衰竭的一种自身免疫病。B淋巴细胞的活化、增殖和分化在SLE的发生发展中起重要作用。研究发现，特异性敲除B淋巴细胞中A20基因的大鼠可发生严重的狼疮肾炎，伴有B细胞的大量增殖和自身抗体的产生[4]。深入研究发现，A20可通过抑制B细胞与BCR结合，阻止CARMAL-Bcl10-MALT 1复合体聚集引起的蛋白激酶C(protein kinase C，PKC)β活化，进而抑制NF-κB的激活[12]。A20对B细胞凋亡的调控也起关键作用，A20缺失的B细胞可抵抗Fas介导的细胞凋亡，可能由于NF-κB的大量增加，从而使抗凋亡蛋白如Bcl-x的转录增加，最终引起NF-κB依赖性的细胞抗凋亡作用[13]。

巨噬细胞作为炎症细胞和抗原提呈细胞，在SLE和狼疮肾炎的发病中同样具有重要作用[14]。其可在肾脏组织中大量浸润并释放炎症细胞因子(如IL-1β、IL-6、趋化因子CCL2等),引起肾脏的损伤[15]。以上炎症细胞因子的产生可进一步激活由核苷酸结合寡聚化结构域(nucleotide-binding oligomerization domain containing NACHT)、富亮氨酸重复序列(leucine-richrepeat,LRR)和热蛋白结构域 (pyrin domain, PYD)区域构成的NLRP3炎症小体的表达，促使NLRP3与凋亡相关斑点样蛋白(apoptosis-associated speck-like protein containing，ASC)相互作用，进而招募caspase-1聚集，诱导炎症小体的激活。NLRP3还可增强NF-κB的信号通路，两者共同加重SLE和狼疮肾病的发展[16]。Li等[17]利用腺病毒介导A20基因在巨噬细胞中过表达，发现A20可通过抑制NF-κB途径从而抑制NLRP3炎症体的激活，达到明显减轻大鼠狼疮性肾炎的作用。因此，A20在B细胞和巨噬细胞中的缺失都可能导致SLE的发生与发展。

T细胞信号转导通路在SLE的发病中也占有重要作用。临床实验证明，与健康人对照组相比，SLE患者外周血T细胞呈现出过度活化与增殖的状态，T细胞对病原体刺激的敏感度增高，并且活化后能够产生持久的信号，最终使组织和器官发生免疫损伤[18]。Giordano等[19]特异性敲除大鼠CD8+T细胞中的A20基因发现，CD8+T细胞的活化程度受A20基因的调控，A20可通过阻断T细胞与TCR结合，抑制T细胞的过度活化，从而抑制NF-κB对大量细胞因子(如IL-2、IFN-γ、Ⅱ型胶原自身抗体)的转录，具有减轻大鼠关节炎症反应，防止机体发生免疫紊乱的功能。

3.2 A20与类风湿关节炎(rheumatoid arthritis,RA) RA是一种以全身慢性炎症为特征的自身免疫病，主要累及远端关节。Matmati等研究发现，髓样细胞中A20基因缺失的大鼠在8～12个月时会陆续出现四肢红肿症状，到第20周几乎所有的大鼠都会表现以上症状，免疫组化显示这些大鼠的关节滑膜中有大量炎症细胞浸润，其中以单核细胞浸润为主，并引起关节软骨的损伤和骨的破坏。接下来研究者利用LPS刺激 A20myel-KOMyD88KO大鼠发现大鼠表现正常，并未发生炎症反应，而LPS刺激A20myel-KOMyD88+/+的大鼠后免疫组化显示关节组织中有大量炎症细胞浸润，因此可见髓样细胞中A20缺失的大鼠发生关节炎的病理过程依赖于Toll样受体4(toll-like receptor 4,TLR4)-髓样细胞分化蛋白88(myeloid differentiation factor 88,MyD88)信号转导途径，可引起下游NF-κB的活化[20]。Skaug等证实，LPS可引起TLR4活化，同时招募MyD88、IL-1、TRAF6聚集到细胞内的TLR区，TRAF6会与Ubcl3相互作用，激活转化生长因子-β激活激酶1(TGF-β activated kinase-1,TAK1)/IκB激酶γ(IκB kinase γ，IKKγ)复合体，进而介导NF-κB活化。在此过程中A20可通过切割目的基因TRAF6和IKKγ的多聚泛素化链，达到抑制信号传递的作用，还可通过干扰TRAF6与Ubcl3的结合，使Ubcl3被蛋白酶体降解，达到阻止NF-κB的信号转导作用[21-22]。最近有研究发现与野生型细胞株相比，A20缺失大鼠的巨噬细胞中，NLRP3炎症小体和IL-1β在LPS诱导下表达水平明显升高，这是由于NF-κB转录的结果。因此，A20可能通过负性调控NF-κB，抑制NLRP3炎症小体的活化，从而减轻与RA相关的炎症反应和关节损伤[23]。

3.3 A20与1型糖尿病 1型糖尿病是一种以大量炎性细胞在胰岛中浸润为主要特点，伴有β细胞选择性的释放胰岛素障碍，引起血糖升高的一种自身免疫病。在多次小计量链脲佐菌素诱导的1型糖尿病大鼠模型中发现，NF-κB信号通路的不断激活不但能够促进β细胞产生大量炎症细胞因子，还可诱导β细胞的凋亡，导致高血糖现象的发生[24]。Catrysse等[25]在多次小计量链脲佐菌素诱导的1型糖尿病大鼠模型中敲除β细胞中的A20基因后转入突变型的胰岛素2基因，观察到此过程抑制了胰岛素的合成与释放，并诱导内质网应激反应,导致β细胞凋亡，早期即可发生高血糖血症；而对照组无基因突变的A20缺失的大鼠在5周后才发生高血糖。因此，A20基因缺失可诱导体外胰岛β细胞的凋亡，但在大鼠体内却对1型糖尿病的发展影响不大。Liuwantara等[26]利用腺病毒介导的A20基因转染大鼠胰岛β细胞，观察到A20可保护胰岛β细胞免受IL-1β和干扰素γ(IFN-γ)诱导产生的细胞凋亡，从而预防I型糖尿病的发生。进一步研究发现，A20抑制胰岛β细胞凋亡机制可能是A20通过抑制NF-κB的转录，抑制诱导型一氧化氮合酶的合成，减少NO的产生，从而发挥抗胰岛β细胞凋亡的作用[27]。

3.4 A20与炎症性肠病 炎症性肠病是一种慢性炎症反应为特点的自身免疫病，包括克罗恩病和溃疡性结肠炎。通过基因组学研究发现A20是炎症性肠病的易感基因，特异性敲除A20基因后，大鼠患DSS诱导的克罗恩病的概率大大增加[28]。Arsenescu等[29]在69个克罗恩病患者的小肠黏膜病变活检中发现A20的表达相对正常人显著降低。Zheng等[3]通过转染方法使HT-29细胞中的A20基因过表达，发现与不使用LPS诱导剂组相比，用LPS诱导组A20的表达水平明显增高，并且成时间依赖性，在LPS刺激2～4 h后A20达到最高水平；同时利用免疫组化技术和免疫荧光技术发现A20的高表达能够有效抑制NF-κB的活化，阻止NF-κB向细胞核内转移，提示A20的过表达能够降低炎症细胞因子的表达,从而减缓炎症性肠病的发生和发展。此外，Vereecke等[30]证实在炎症性肠病中A20作为NF-κB的负调控基因，一方面可减轻TLR4-MyD88诱导的肠道内炎症反应，另一方面可通过其泛素化作用抑制由TNFR1的肠上皮细胞的凋亡，从而维持肠上皮细胞的紧密连接结构，保护肠黏膜屏障功能免受细菌的侵袭。

3.5 A20与系统性硬化症(systemic sclerosis, SSc) SSc是一种以小血管结构和功能的异常和皮肤、内脏组织的纤维化为特点的一种自身免疫病[31]。转化生长因子β(transforming growth factor-β, TGF-β)在SSc中发挥着重要作用，其可诱导成纤维细胞活化，使其分泌大量的胶原纤维；还可促进成肌纤维细胞分化，合成细胞外基质，分泌大量炎症细胞因子，最终导致皮肤和内脏器官的纤维化[32]。Bhattacharyya等[33]证实，A20可通过抑制TLR信号的活化，减少TGF-β的生成，最终减少I型胶原纤维、I型胶原纤维抗体(antibody collagen alpha-1,COLLA1)、Ⅱ型胶原纤维抗体(COLLA2)的合成，减轻皮肤和内脏器官的纤维化。遗传相关研究发现A20基因的单核苷酸多态性(SNP)是SSc的一个易感的因素，如A20内含子2上位点rs50LL29939的SNP与SSc的易感性有较强的关系[34]。可见，A20在SSc中发挥着重要的作用。

4 小结

A20在多种免疫细胞如T、B淋巴细胞、巨噬细胞、髓样细胞中通过对NF-κB及细胞凋亡的调控从而发挥免疫调节作用，进而参与自身免疫病的发生与发展。在NF-κB信号转导通路中A20通过泛素化和去泛素化作用于靶基因，然而具体的调控机制还不是十分清楚，因此深入研究A20的结构和功能及调控机制对于自身免疫病的治疗和预防具有重大意义。

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(本文编辑：刘群)

10.13602/j.cnki.jcls.2017.01.16

王晨，1990年生，女，硕士研究生，主要从事自身免疫性疾病方面的研究。

程艳杰，教授，主任技师，E-mail：2845662180@qq.com。

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2016-10-26)