蛋白酶體相關(guān)的自體炎癥綜合征的病理機(jī)制基本未知

岐阜大學(xué)于12月1日宣布，編碼蛋白酶體亞單位β1i(PSMB9)的基因的一個(gè)新的雜合氨基酸替換變體導(dǎo)致了一種新型的遺傳性疾病，即蛋白酶體相關(guān)的自體炎癥綜合征與免疫缺陷。 這項(xiàng)研究是在該大學(xué)的醫(yī)學(xué)院進(jìn)行的。 這項(xiàng)研究由和歌山醫(yī)科大學(xué)研究生院兒科系的Hidenori Onishi、和歌山醫(yī)科大學(xué)高級(jí)醫(yī)學(xué)研究所的Tsuneyasu Amami和Hiroaki Byemi(現(xiàn)在岡山科學(xué)大學(xué)獸醫(yī)系)、兵庫(kù)醫(yī)科大學(xué)皮膚科的Nobuo Kanazawa(現(xiàn)在兵庫(kù)醫(yī)科大學(xué)皮膚科)、琉球大學(xué)兒科系的Noriko Kaneshiro、長(zhǎng)崎大學(xué)被炸后疾病和中風(fēng)研究所的Takaichiro Yoshiura和東京大學(xué)藥學(xué)研究生院的 Takashiro Yoshiura進(jìn)行的。 (現(xiàn)在在兵庫(kù)醫(yī)科大學(xué))、琉球大學(xué)兒科系的金城紀(jì)子、長(zhǎng)崎大學(xué)原子彈爆炸后醫(yī)療研究所的吉浦孝一郎、東京大學(xué)藥學(xué)研究生院的村田繁浩和兵庫(kù)大學(xué)科學(xué)研究生院的水島恒宏。 該研究成果已發(fā)表在《自然通訊》上。

蛋白酶體是一種蛋白質(zhì)復(fù)合物，通過(guò)降解不再需要或不能正常合成的蛋白質(zhì)，在維持細(xì)胞和組織的平衡方面發(fā)揮著重要作用。

近年來(lái)，編碼這些亞基的基因變體已被證明可引起自體炎癥性疾病，如周期性發(fā)燒、皮疹和進(jìn)行性脂肪性肌肉萎縮，導(dǎo)致蛋白酶相關(guān)自體炎癥綜合征 PRAAS的發(fā)病機(jī)制與促炎癥細(xì)胞因子IL-6和I型干擾素的過(guò)度分泌有關(guān)。 然而，沒有合適的小鼠模型，蛋白酶體功能障礙導(dǎo)致該疾病的機(jī)制在很大程度上是未知的，也沒有建立有效的治療方法。

發(fā)現(xiàn)兩個(gè)獨(dú)立的新生兒期PRAAS樣炎癥病例，病理不尋常

兩個(gè)獨(dú)立的病例(琉球大學(xué)兒科系和岐阜大學(xué)兒科系)被發(fā)現(xiàn)在新生兒期有周期性和難治性的PRAAS樣炎癥癥狀，但沒有通常在PRAAS中出現(xiàn)的脂肪萎縮，并且有PRAAS中很少見的肺動(dòng)脈高壓和淋巴細(xì)胞減少癥(獲得性免疫缺陷)。

PSMB9基因的一個(gè)新的雜合變體G156D

詳細(xì)的遺傳分析顯示，在這兩名患者中，編碼蛋白酶體亞單位β1i(PSMB9)的基因的一個(gè)新的異質(zhì)變體(G156D，一個(gè)用天冬氨酸替代甘氨酸的變體，即β1i的第156個(gè)氨基酸)是最可能的病因。 )被認(rèn)為是該病病因的有力候選者。 結(jié)構(gòu)特征分析也表明，這個(gè)基因變體破壞了蛋白體的結(jié)構(gòu)。 此外，對(duì)患者衍生細(xì)胞的分析表明，β1i蛋白不夠成熟，蛋白酶體的結(jié)構(gòu)和功能受到損害。

生成G156D雜合子小鼠以重現(xiàn)病態(tài)

為了澄清G156D的病理意義，我們用CRISPR/Cas9方法將G156D突變引入小鼠。 受到損害。 對(duì)G156D雜合子小鼠的免疫學(xué)分析表明，在獲得性免疫方面，胸腺萎縮，脾臟中的T和B淋巴細(xì)胞都減少，抗體(免疫球蛋白)的產(chǎn)生明顯減少;而在先天免疫方面，樹突狀細(xì)胞減少，而中性粒細(xì)胞和單核細(xì)胞增加。 在G156D雜合子小鼠身上觀察到的蛋白酶體紊亂和免疫異常的表型與在同一突變患者身上觀察到的表型相似，強(qiáng)烈地表明G156D突變是導(dǎo)致他們病情的原因。

提出了一個(gè)新的疾病概念--PRAAS-ID

綜上所述，在兩名獨(dú)立的日本患者中發(fā)現(xiàn)了一個(gè)新的雜合基因變異(G156D)，導(dǎo)致蛋白酶體亞單位β1i中的一個(gè)氨基酸被取代，是致病因素，這些患者在新生兒期出現(xiàn)了免疫缺陷的自身炎癥性疾病。 這個(gè)變體的獨(dú)特之處在于，與以前的PRAAS不同，它是一個(gè)單基因雜合變體，即常染色體表現(xiàn)(顯性)的遺傳模式。 相反，β1i G156D變體主要影響蛋白酶體的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，而不是蛋白酶的活性中心。 相比之下，β1i G156D變體主要影響蛋白酶體的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，保留了蛋白酶體活性中心的結(jié)構(gòu)，雖然蛋白酶體活性受損，但幾乎沒有顯示泛素的積累。 此外，PRAAS的臨床特征與以前的PRAAS不同：沒有脂肪萎縮，明顯的肺動(dòng)脈高壓，以及獲得性免疫缺陷。

這些發(fā)現(xiàn)強(qiáng)烈地表明，β1i G156D變體可能是導(dǎo)致與PRAAS不相類似的病理學(xué)的原因，從而導(dǎo)致研究小組提出了一個(gè)新的疾病概念：PRAAS與免疫缺陷(PRAAS-ID)。

對(duì)蛋白酶體相關(guān)疾病有希望的見解

雖然沒有報(bào)道說(shuō)有小鼠模型可以重現(xiàn)PRAAS的病理，但本研究中建立的β1i G156D突變體小鼠重現(xiàn)了患者的發(fā)現(xiàn)，包括蛋白酶體損傷的模式和免疫異常的情況。

蛋白酶體功能失調(diào)也出現(xiàn)在各種病癥中，包括衰老、神經(jīng)退行性疾病、頑固性腸炎和癌癥。 該研究小組說(shuō)："對(duì)β1i G156D突變體小鼠的進(jìn)一步分析將有助于闡明蛋白酶體相關(guān)的自體炎癥綜合征、免疫缺陷和一系列由蛋白酶體功能障礙導(dǎo)致的其他病癥的內(nèi)在機(jī)制，并開發(fā)新的控制和治療手段。