PNAS：锁定克罗恩病“罪魁”之一！山东大学高成江/刘峰发现RNF123基因突变如何解除免疫刹车，引爆过度炎症

炎症小体是一种多蛋白复合物，其功能是作为Caspase-1活化的平台，进而触发炎症细胞因子（最显著的是白细胞介素-1β（IL-1β））的加工与分泌，并诱导细胞焦亡——一种溶解性细胞死亡形式。

NLRP3炎症小体是研究最为广泛的一类，被视为一种高度敏感但非特异性的炎症小体，因为它能对多种环境刺激物破坏细胞稳态作出强烈反应，而非由特定的微生物衍生分子激活。因此，NLRP3炎症小体不仅在抗菌防御中发挥核心作用，也与多种获得性炎症疾病的发病机制相关，例如脓毒性休克、腹膜炎和炎症性肠病。

NLRP3蛋白由三个结构域组成：一个氨基末端（N端）的PYD结构域，用于募集含有CARD结构域的凋亡相关斑点样蛋白（ASC）；一个中央核苷酸结合（NACHT）结构域，具有ATP酶活性并介导自身寡聚化；以及一个羧基末端（C端）富含亮氨酸重复序列（LRR）的结构域，参与维持NLRP3的自抑制状态以避免非预期的激活。

通常，NLRP3炎症小体的激活被划分为两个阶段：启动阶段和激活阶段。启动阶段的标志是核因子（NF）-κB信号通路激活驱动下，NLRP3和pro-IL-1β的表达上调。随后，响应多种激活刺激（如细胞外ATP、尼日利亚菌素（Nig）和晶体物质），NLRP3发生寡聚化并通过接头蛋白ASC募集pro-Caspase-1。

该多蛋白复合物作为一个信号平台，触发Caspase-1的活化。活化的Caspase-1随后将pro-IL-1β和pro-IL-18加工为成熟的分泌形式，并切割消皮素D（GSDMD）以介导细胞焦亡。

近期研究进展发现，与有丝分裂无关的激酶7（NEK7）——哺乳动物NIMA相关激酶（NEK）家族成员之一——是NLRP3炎症小体的一个组成部分。在受到刺激前，NLRP3通过其LRR-LRR结构域之间的交互作用形成一个预组装、笼状复合物。

在此组装体内，NLRP3的PYD结构域被隔离以防止过早激活。NEK7与NLRP3-LRR结构域的凹面位点结合，是NLRP3复合物解组装的一个许可步骤。这一作用暴露了NLRP3-PYD，从而使其能够与ASC发生交互作用并启动继发激活。NEK7对NLRP3炎症小体的调控机制已成为当代研究的一个关键焦点，并且已有越来越多的小分子化合物被开发出来，旨在通过对NEK7进行靶向调控来调节NLRP3炎症小体的激活。因此，NEK7被视为治疗炎症性疾病的一个有吸引力的治疗靶点。

RNF123与克罗恩病相关（图片源自PNAS ）

NLRP3炎症小体已被确立为肠道稳态的关键调节因子，其失调与克罗恩病的发生发展密切相关。然而，NLRP3炎症小体与克罗恩病发病机制之间的确切联系和分子机制尚需进一步研究。先前的全基因组关联研究（GWAS）已确定了九个遗传区域，其中特定的标签单核苷酸多态性（SNP）与克罗恩病风险升高密切相关。

其中，染色体3上的一个区域包含三个不同的标记SNP。其中两个标记位于bassoon基因的内含子区域（该基因编码一种突触前细胞基质蛋白），第三个标记是同一基因内的一个同义SNP。染色体3上这一连锁不平衡区域，特别是3p21带，跨越了一段异常大的区域，涵盖了20个基因。

外显率分析已将RNF123-R854H变异鉴定为该染色体3位点上一个候选的非同义SNP，与克罗恩病风险增加相关。然而，该RNF123变异与克罗恩病发病机制之间的致病联系和潜在机制仍不清楚。RNF123是一种E3泛素连接酶，负责多种底物的泛素化，但其在炎症性疾病（例如克罗恩病）中的作用尚未被研究。

本研究显示，RNF123-R854H突变通过NLRP3依赖性途径加剧了体内结肠炎模型的肠道炎症，从而验证了RNF123与克罗恩病的致病联系。作者证明，RNF123在体内和细胞中负向调节NLRP3炎症小体的激活，确立了RNF123作为NLRP3炎症小体的一个调节因子。从机制上讲，RNF123催化NEK7发生非锚定的赖氨酸63（K63）连接泛素化，从而阻止NEK7介导的NLRP3聚集体解离以及继发的炎症小体组装。

此外，K63连接的多聚泛素链也能在体外被NEK7特异性捕获，并直接抑制NEK7许可的NLRP3炎症小体组装。作者认为，NEK7捕获的非锚定K63连接多聚泛素链是NLRP3炎症小体激活的一个关键决定因素，它作为一种分子刹车，限制NLRP3炎症小体的过度激活并维持免疫稳态。

原文链接：https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2518759123