Immunity | 病原菌诱导TIR-1在溶酶体相关细胞器上累积从而激活肠道免疫

撰文 | 一只鱼

Toll/白介素-1/抗性（TIR）结构域蛋白对于植物、动物和细菌的先天免疫至关重要，动物中的Toll类似受体 （TLR） 和白介素-1受体 （IL-1R） 和植物中的核苷酸结合的富含亮氨酸的重复序列受体 （NLR） 都包含TIR结构域，参与病原识别和免疫激活。在植物中，特化的含有TIR结构域的蛋白具有催化烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 （NAD+） 来合成免疫调控次级信使代谢物的活性，细菌的TIR是NAD+水解酶，参与抵抗噬菌体感染。但是在动物中，TIR蛋白如何参与先天免疫仍不清楚。

近日，来自美国马萨诸塞大学的Read Pukkila-Worley研究团队在Immunity上发表题为Intestinal immunity in C. elegans is activated by pathogen effector-triggered aggregation of the guard protein TIR-1 on lysosome-related organelles的文章，发现在线虫中TIR-1特异性表达在肠道细胞的溶酶体相关细胞器（LRO）表面，这使得肠道细胞可以监控病原菌效应因子造成的宿主损伤，铜绿假单胞菌分泌的毒素分子绿脓菌素使得LRO碱性化和体积缩小，这激活了TIR-1的多聚化，促进其NAD+水解酶活性，激活p38先天免疫通路。

研究人员利用CRISPR-Cas9构建了TIR-1::wrmScarlet株系，发现病原菌感染可以诱导TIR-1::wrmScarlet在肠道中聚集成点状结构。由于TIR-1::wrmScarlet的内源荧光较弱且肠道有自发荧光，他们利用TIR-1::3xFLAG株系进行了免疫荧光染色，发现在线虫肠道细胞中，TIR-1位于溶酶体相关细胞器（LRO）上。vhp-1 RNAi可以激活p38 PMK-1免疫信号通路，诱导TIR-1表达和激活，通过检测TIR-1::wrmScarlet内源表达定位，发现TIR-1特异性定位于LRO，而不是溶酶体。TIR-1有TIR结构域、SAM结构域和ARM结构域，TIR结构域和SAM结构域对于TIR-1的激活和PMK-1的磷酸化是必需的，而ARM结构域的功能仍不清楚，他们发现ARM结构域中有一段疏水区域，他们用CRISPR-Cas9敲除了这段疏水区域，发现TIR-1在LRO上的表达降低了，并且该线虫也对病原菌感染更敏感，免疫效应因子T24B8.5和irg-4的表达量下降，说明TIR-1定位于LRO对于线虫抵抗病原菌是必需的，并且TIR-1的ARM结构域对于p38 PMK-1的激活也是必需的。

为了研究病原菌感染如何影响线虫的LRO，他们用LysoTracker染色标记包括LRO在内的酸性细胞器，发现病原菌感染导致LRO水平降低，并且该过程不依赖于pmk-1或tir-1，进一步他们用LRO的标记物PGP-2::GFP也验证了这一结果。进一步他们用毒性降低的铜绿假单胞菌突变体感染线虫，发现在∆gacA突变体上LRO水平依然显著降低，而在∆rhlR突变体上LRO水平不降低，于是他们通过转座子突变体筛选了155个rhlR调控的基因，发现缺失phzA2和phzB2可以模拟缺失rhlR的表型，这些基因参与调控吩嗪（一种毒性代谢物） 的产生，于是他们检测了缺失吩嗪生物合成操纵子的铜绿假单胞菌∆phz发现也具有一样的表型，不能降低LRO水平。吩嗪有4种代谢物，PCA、PCN、1-HP和绿脓菌素，他们发现只有绿脓菌素处理可以完全模拟铜绿假单胞菌感染导致的表型。进一步分析发现确实是病原菌产生的绿脓菌素导致了LRO的碱性化和体积缩小，并且绿脓菌素处理可以激活p38 PMK-1磷酸化，绿脓菌素诱导TIR-1在LRO上聚集，从而激活p38 PMK-1肠道免疫。

病原菌诱导TIR-1在LRO上累积激活先天免疫

总的来说，这项研究揭示了在线虫中，TIR如何参与先天免疫调控。

https://doi.org/10.1016/j.immuni.2024.08.013

制版人：十一

BioART战略合作伙伴

（*排名不分先后）

BioART友情合作伙伴

（*排名不分先后）

转载须知

【原创文章】BioArt原创文章，欢迎个人转发分享，未经允许禁止转载，所刊登的所有作品的著作权均为BioArt所拥有。BioArt保留所有法定权利，违者必究。

BioArt

Med

Plants

人才招聘

会议资讯

近期直播推荐