先天性免疫反應是人體防御外來病原體和應激物的第一道防線。這種快速非特異性的反應，依賴于模式識別受體對病原相關分子模式以及損傷細胞所釋放的損傷相關分子模式的快速識別。

胞質中的NOD蛋白就是在血液和小腸這兩大系統中的重要模式識別受體，其家族中的NOD1和NOD2是抗細菌免疫的關鍵模式識別受體，它們通過識別細菌胞壁成分肽聚糖來介導免疫應答信號途徑活化發(fā)揮重要作用。

近日，浙江大學醫(yī)學院基礎醫(yī)學系Dante Neculai教授團隊研究發(fā)現，NLR家族的兩個重要受體蛋白NOD1和NOD2能夠在棕櫚酰轉移酶ZDHHC5的作用下發(fā)生棕櫚?；揎?，從而介導細菌性炎癥信號通路的發(fā)生。這一發(fā)現有效地連接起科學機理與臨床問題，未來在診斷和治療上或有重要價值。

這項研究，當地時間10月24日刊登在國際頂尖雜志《科學》（Science），浙江大學醫(yī)學院基礎醫(yī)學系2015級博士生陸喦、2017級博士生鄭裕萍，加拿大Princess Margaret癌癥研究所研究中心博士后étienne Coyaud，浙江大學醫(yī)學院基礎醫(yī)學系講師張超為共同第一作者。浙江大學醫(yī)學院基礎醫(yī)學Dante Neculai教授、孫啟明教授、加拿大Princess Margaret癌癥研究所研究中心Brain Raught教授、多倫多St Michael醫(yī)院Gregory D. Fairn教授為共同通訊作者。

ZDHHC5介導的NOD1/2棕櫚?；诓≡毦兄^程的示意圖

“哨兵”如何在其位謀其政

NOD1和NOD2是炎癥性腸病（IBD）的先天性免疫的重要識別受體，作為“哨兵”的模式識別受體，它們各有各的崗位，有的在“城墻”上工作，有的在“城墻”內工作。

很長一段時間，科研人員認為NOD1和NOD2蛋白這兩個“哨兵”主要在“城墻”以內的細胞質中工作，通過偵探“敵情”，進而釋放炎癥因子招募下游的白細胞的吞噬病原菌或者修復受損部位，恢復細胞結構。

隨著研究的發(fā)展，科學家們發(fā)現NOD1和NOD2蛋白不僅在“防火墻”以內，而且還貼著“防火墻”工作。然而NOD1和NOD2蛋白缺乏結合膜結構域，天然與細胞膜 “磁場不合”，那它們?yōu)槭裁磪s能在這里防守呢？科學家們一直在尋找其中的奧秘。

Dante Neculai團隊的科研人員發(fā)現，NOD1和NOD2蛋白通過酯化修飾，把一個16碳的飽和脂肪酸連接到了細胞膜疏水層，這就好像一個“錨”把哨兵固定在城墻內側。

那么誰給了NOD蛋白這個“錨”呢？科研人員繼續(xù)破案，發(fā)現是棕櫚?；D移酶（ZDHHC5）這個“司令”，把棕櫚酰脂肪酸這個“錨”，安放給NOD1和NOD2蛋白這兩個“哨兵”。這樣，它們就可以老老實實呆在城墻內側抵御外敵（病原細菌）入侵。

錨定在“城墻”是這么重要

NOD1、NOD2的工作機制是，ZDHHC5受到外來病原菌刺激后，對NOD1、NOD2進行棕櫚酰化修飾，進而這兩個蛋白可以到膜上工作，介導細菌內吞。隨著細胞質聯合形成內吞體，內吞體演變成晚期內吞體，之后各種各樣的水解酶，把細菌消耗降解，降解成片斷后，里面的有效成分可以通過內吞體上的轉運體“通道”進入到細胞質中，進一步激活處于細胞質的NOD1、NOD2，激活下游的炎癥反應。

在整個炎癥通路中，很多科研人員思考的是為什么要到“城墻”工作？

病原物的入侵就如同發(fā)生，哨兵看到后，立即向大家報告，才能引來其他細胞一起“救火”。由此可見，作為哨兵的NOD1和NOD2在發(fā)現敵情并向下游報告的工作，是整條通路中的重要一環(huán)。

“當激活炎癥通路后，巨噬細胞就會釋放炎癥因子，炎癥因子能夠招募血液中更多的白細胞，去粘附在損傷和入侵部位，進而或修復這個部位，或吃掉病菌?！?/span>Dante Necula說，不把NOD蛋白錨定在細胞膜上，就不能有這一連串的反應。要是不釘在細胞膜上，離著八丈遠就無法第一時間匯報敵情，從而造成入侵病原的進一步感染，使疾病發(fā)生或惡化。原來一直知道“哨兵”定位特殊這個現象，但是不知道是誰讓‘哨兵’守護在那里的具體分子機理?！?/span>

NOD1和NOD2是天然免疫研究的兩個模式分子，可以對病原識別等研究提供了重要的理論和實例借鑒。匿名評審專家表示，該論文顯示出作者們的研究工作非常嚴謹，多條線索闡明了文章主旨。這項研究發(fā)現具有很高的創(chuàng)新性，將會病原性免疫反應的領域引起廣泛關注。

為什么是ZDHHC5這個“司令”呢？

科研人員順著細菌進入細胞的兩個線路去發(fā)掘線索，他們發(fā)現，不論是細菌直接入侵，還是通過內吞體間接進入細胞，都會發(fā)生棕櫚?；?，讓NOD1和NOD2帶上“錨”，然而棕櫚酰轉移酶有24個成員，確定哪一個才是真正的目標靶點是工作的重要部分。

科研人員將與NOD1和NOD2有關的互作蛋白都查了一遍，尋找“究竟是誰給了武器”，通過繪制網絡，目標聚焦在了ZDHHC5上。而且科研人員還發(fā)現，上膜和下膜還是一個循環(huán)的過程。ZDHHC5先從細胞中拿到“錨”，然后再轉移到NOD1和NOD2身上。當有外敵入侵時，會有更多催化信號。

Dante Neculai教授的團隊采用新的蛋白互作質譜聯用法(BioID)，?；锼刂脫Q法(ABE)及熒光素酶報告系統，基因敲除鼠等手段，發(fā)現NOD1和NOD2的棕櫚酰化修飾是影響其亞細胞定位及正確免疫應答功能的關鍵因素，并鑒定了NOD1和NOD2棕櫚?；陌l(fā)生位點及相應的棕櫚酰轉移ZDHHC5。ZDHHC5 主要定位于細胞質膜，NOD1、NOD2能夠在此被棕櫚?；瘡亩ㄎ挥谫|膜。

另外，在沙門氏菌的侵襲下，ZDHHC5 能夠被招募于含病原菌的內體膜，從而吸引并修飾胞質內更多 NOD1/2，使其定位于內體膜。各種 SLC 家族的轉運蛋白將病原菌細胞壁中的肽聚糖組分轉運至細胞質中(如 MDP, DAP)，棕櫚?；揎椀?NOD1和NOD2能夠識別并誘發(fā)細胞內NOD1和NOD2介導的免疫應答，從而促使入侵者被自噬降解及宿主細胞炎癥因子的釋放。

“在全球范圍內，腸炎每年會造成成千上萬人的死亡?！睂O啟明表示，目前的發(fā)現可以在臨床上為遺傳性腸炎提供診斷的新標志。未來還有望通過設計治療方案，開發(fā)潛在化合物讓蛋白的功能恢復，從而緩解或者治愈炎癥性腸病。

該研究受到科技部、國家自然科學基金委、浙江省自然科學基金等項目的資助。除了論文中列出的單位和作者，浙江大學公共科研平臺以及其他一些實驗室都為本項目的順利完成給予了大力的支持。

論文鏈接：https://science.sciencemag.org/content/366/6464/460.full

（文 柯溢能 吳雅蘭/攝影 盧紹慶 圖片由課題組提供）