小分子选择性调控STAT1信号通路的作用及其机制

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越来越多的研究表明,细胞因子JAK-STAT信号在多个生理和病理过程中发挥了非常重要的选择性作用,并为难治性疾病提供了多种潜在的治疗策略。尤其是,选择性调控STAT1是吸引人的免疫抑制策略。  鉴于STAT1信号在炎症,肝纤维化和凋亡中的重要作用,在本论文第一章中,我们研究了小分子化合物对三种细胞中STAT1的调控。在第一节中,我们发现一个具有新结构的小分子化合物F823抑制小鼠原代T细胞中STAT1的活化,但不抑制STAT3,4,5和6的活化,并且对总的STAT1的表达也不影响。同时,F823也抑制IFN-γ刺激的STAT1活化的下游事件:STAT1二聚体和GAS的结合以及T-bet的转录。进一步实验发现F823只抑制活化T细胞中Th1信号但不影响Th2信号,F823的这种独特表现可能由选择性抑制STAT1引起。STAT1不但在T细胞中发挥重要的促进炎症作用,而且还在肝星状细胞中发挥直接的抗肝纤维化作用,因此我们在第二节考察了肝星状细胞中STAT1活化的调控。结果发现在肝星状细胞LX-2中,CD01能剂量依赖性地促进STAT1的磷酸化,抑制肝星状细胞的活化和分泌Ⅰ型胶原的功能,并能改善四氯化碳诱导的小鼠肝纤维化。进一步,JAK1/2的抑制剂AG490抑制CD01诱导的STAT1磷酸化,同时逆转CD01对肝星状细胞分泌Ⅰ型胶原的抑制,该结果表明CD01可能通过增强STAT1上游信号进而抑制肝星状细胞的功能和肝纤维的进程。鉴于STAT1信号能调控化疗诱导的细胞凋亡,我们在第三节考察了EGCG在CD4+细胞中对STAT1的调控作用。EGCG增强HuT78,HL-60和原代CD4+的细胞中IFN-γ诱导的STAT1的磷酸化,却抑制原代CD4+的细胞中IFN-γ诱导的促炎症因子CXCL9的转录。进一步研究表明,IFN-γ/STAT1信号能增加生理浓度的EGCG促进CD4+的HuT78和HL-60细胞凋亡的作用,而在CD4-的K562细胞中无此作用,该实验表明EGCG可能诱导CD4+细胞中IFN-γ/STAT1促进炎症作用向促进凋亡的作用转变,进而增强最终的凋亡。  在第二章中我们探讨了F823选择性抑制STAT1活化的分子机制。一方面以STAT1活化为中心进行研究,发现F823能诱导STAT1的负调控蛋白SHP-2的磷酸化,并驱动了磷酸化的SHP-2与非磷酸化的STAT1的选择性结合,共聚焦实验证明磷酸化的SHP-2与STAT1在胞浆中的共定位。当利用SHP-2竞争性抑制剂及敲除等手段把pY-SHP-2与STAT1的结合阻断时,F823不再能抑制STAT1活化,说明F823抑制STAT1的活化依赖于SHP-2和STAT1的结合。另外,fusraruisde不影响上游激酶JAK2的磷酸化和JAK2的酶活力,也不影响负调控因子PIAS1、SOCS1和β-arrestin1的转录,但抑制了活化诱导的STAT1与IFN-γRα的结合,说明fusraruisde可能使STAT1被受体招募的过程受到阻碍。另一方面,我们从F823着手,通过Target Fishing Dock获得F823可能结合蛋白数据,分析结果发现能直接结合SHP-2的Lck。进一步实验还发现F823还能增强Lck的磷酸化。这些结果表明Lck可能是F823的靶蛋白。  选择性抑制STAT1有利于Th1和Th2平衡的回复,这对于Th1细胞介导的免疫性疾病的治疗十分有意义。在第三章中我们考察了F823对Th1细胞介导的免疫性疾病的治疗作用。在第三章第一节中,体内实验发现F823能改善TNBS诱导的和CD4+CD45RBhighT细胞转入SCID小鼠诱导的免疫性结肠炎。在TNBS诱导的小鼠结肠炎中,F823小鼠抑制肠系膜淋巴结及肠组织中STAT1的活化,肠组织中T-bet的表达及血清中Th1细胞因子IFN-γ的分泌。另外,SHP-2的抑制剂NSC-87877阻断了F823对TNBS诱导的小鼠免疫性结肠炎的改善作用及对小鼠肠系膜淋巴结T细胞中STAT1活化的抑制作用。在第三章第二节中,体内实验发现F823剂量依赖性地改善Con A诱导的小鼠免疫性肝损伤,并显著抑制血清中Th1相关因子IFN-γ、TNF-α和IL-2的表达,及肝侵润T细胞中STAT1信号。  总之,一方面在T细胞、肝星状细胞和CD4+肿瘤细胞中,我们分别探讨了小分子化合物选择性调控STAT1的活化及其功能,为实现选择性调控不同细胞,不同疾病中STAT1的活力打下基础。另一方面,我们探讨了小分子化合物F823选择性调控STAT1活化的机理及在免疫性疾病中的治疗作用,丰富了调控STAT1的信号网络,为发现更好的选择性免疫抑制药物和更优的选择性免疫抑制策略提供新的思路。
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