張洪海， 張 磊

(山東大學(xué) 基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院， 濟南 250012 )

蛋白泛素化是指泛素分子在一系列酶包括El泛素激活酶，E2泛素結(jié)合酶以及E3泛素連接酶作用下，對靶蛋白進行特異性修飾的過程。研究表明，蛋白的泛素化修飾在機體的固有免疫應(yīng)答中發(fā)揮重要作用。TRIM屬于E3泛素連接酶的一個家族，在人類中包含70多個成員，結(jié)構(gòu)上高度保守。TRIM家族涉及多種的生物學(xué)過程，比如細胞凋亡、細胞分化、發(fā)育、腫瘤發(fā)生等。近年來研究表明，TRIM家族參與天然免疫特別是抗病毒天然免疫調(diào)控。本文主要對TRIM家族在天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)方面新的研究進展進行簡要綜述。

1　TRIM家族蛋白結(jié)構(gòu)

TRIM家族在結(jié)構(gòu)上高度保守，從N端到C端3個保守的結(jié)構(gòu)域依次是RING結(jié)構(gòu)域(RING domain)、1個或2個B-box結(jié)構(gòu)域(B-box domain)、一個卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域(Coiled-coil domain)，此外該家族還具有一個可變的C-末端，因此TRIM家族也稱為RBCC家族。家庭成員缺乏RBCC基序中任何結(jié)構(gòu)域之一，其他結(jié)構(gòu)域在順序和空間上仍是保守的。分析這些結(jié)構(gòu)域的結(jié)構(gòu)特征能夠增加我們對于TRIM蛋白功能的理解。

RING 結(jié)構(gòu)域，一般都始于N端的，包含有40～60個氨基酸殘基，是一種能夠結(jié)合2個鋅原子的鋅指結(jié)構(gòu)域，富含半胱氨酸和組氨酸，在功能上具有 E3泛素連接酶活性，可以介導(dǎo)蛋白自身或不同底物的泛素化[1]。研究表明有些TRIM蛋白的RING結(jié)構(gòu)域可以提高蛋白的穩(wěn)定性。

B-box結(jié)構(gòu)域同樣是一種能夠結(jié)合鋅離子的結(jié)構(gòu)域，有B1和 B2兩種類型。二者的不同之處在于保守的半胱氨酸和組氨酸殘基的數(shù)目和空間位置不同。B-box只在TRIM蛋白中發(fā)現(xiàn)，極有可能是該家族中重要的決定簇。

卷曲螺旋結(jié)構(gòu)域(Coiled-coil)，是由多個α-螺旋相互纏繞組成的典型超二級結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)域主要介導(dǎo)TRIM蛋白以及TRIM蛋白和其他蛋白之間的同源或異源的寡聚作用，促進大分子聚合體的形成，另外還能決定TRIM蛋白的亞細胞定位。

TRIM 家族蛋白通常在RBCC結(jié)構(gòu)域后會有不同長度和組成的一個或兩個C 端結(jié)構(gòu)域。PRY-SPRY是TRIM家族C端最為常見的結(jié)構(gòu)域。61個氨基酸殘基PRY和140個氨基酸殘基的 SPRY融合在一起形成 B30.2 結(jié)構(gòu)域，該結(jié)構(gòu)域可能參與蛋白和蛋白的相互作用[2]。

2　TRIM蛋白調(diào)控天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

2.1　TRIM蛋白與TLR信號通路

目前為止，科學(xué)家已經(jīng)在人和鼠中分別發(fā)現(xiàn)了10和12個不同的TLRs，它們主要表達在巨噬細胞、樹突狀細胞等免疫細胞上。TLRs識別相應(yīng)的配體后，通過其胞內(nèi)的TIR結(jié)構(gòu)域募集MyD88(Myeloid differentiation primary response gene 88)和TRIF(TIR domain-containingadapter inducing interferon-β)。MyD88通過下游一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)活化TAK1(TGF-activated kinase 1)，TAK1進而活化IκB激酶(IKK)復(fù)合物，IKK復(fù)合物活化NF-κB通路，啟動炎癥反應(yīng)。另外TLR3/4還可以通過TRIF通路，活化轉(zhuǎn)錄因子IRF(IFN-regulatory factor)促進I干擾素的產(chǎn)生。

(3)將位于人行橫道上游10 m的公交停靠站移至人行橫道下游處，減少行人過街的視線阻礙，同時也能減緩此處的人流擁堵現(xiàn)象。

TRIM5HIV-1病毒核心蛋白進入靶細胞后，誘導(dǎo)TRIM5二聚化，并且形成一個6聚體格結(jié)構(gòu)。在UBC13-UEV1A的參與下，TRIM5合成非錨定的K63連接的泛素化鏈，TAB2(TAK1-associated Ub-binding protein 2)識別K63的泛素鏈，進而發(fā)生自身多聚化，激活TAK1，促進NF-κB信號通路活化[3]。

TRIM9 NF-κB結(jié)合蛋白IκBα降解以及前體蛋白P100的剪接分別在經(jīng)典和非經(jīng)典NF-κB通路中都發(fā)揮重要作用。β-轉(zhuǎn)導(dǎo)重復(fù)蛋白(β-TrCP)是其E3泛素連接酶Skp-Cullin-F-box復(fù)合體的一部分，可以識別IκBα和P100，進而促進IκBα的蛋白酶體降解以及P100的剪接。因此β-TrCP在經(jīng)典和非經(jīng)典NF-κB通路中都發(fā)揮重要作用。TRIM9是神經(jīng)元特異性TRIM蛋白，通過與β-TrCP的WD40結(jié)構(gòu)域結(jié)合，阻止了β-TrCP與底物的結(jié)合，從而抑制IκBα降解以及P100的剪接，最終抑制NF-κB活性[4]。

TRIM22在巨噬細胞中，有研究發(fā)現(xiàn)過表達TRIM22可以激活NF-κB報告基因活性，并且過表達TRIM22能夠促進炎性細胞因子的分泌，表明TRIM22能夠促進NF-κB通路的活化。然而，Qiu等發(fā)現(xiàn)在293T細胞中，過表達TRIM22抑制TRAF6介導(dǎo)的NF-κB信號通路的活化，其機制是TRIM22降低TRAF6的自泛素化，誘導(dǎo)TAB2的降解，最終導(dǎo)致TRAF6介導(dǎo)的NF-κB通路的抑制[5]。為了明確TRIM22在NF-κB信號通路中的作用，仍然需要通過TRIM22敲基因鼠或者通過CRISPR技術(shù)敲除細胞系來實現(xiàn)。

TRIM23有研究表明人巨細胞病毒(HCMV)基因產(chǎn)物UL144以TRAF6依賴的方式激活NF-κB，促進趨化因子CCL22的表達。TRIM 23 存在一個Rab受體結(jié)構(gòu)域，可以與UL144直接結(jié)合，從而促進TRAF6定位于核周，與UL144結(jié)合，介導(dǎo)的NF-κB的活化[6]。另外，在TLR3通路中，TRIM23可以通過K27連接的多聚泛素化作用于NEMO，從而促進TLR3介導(dǎo)的抗病毒作用[7]。

TRIM30α其產(chǎn)生依賴于NF-κB信號通路的活化，可與TAB2-TAB3復(fù)合物相互作用，抑制TRAF6的自身泛素化，抑制TRAF6誘導(dǎo)的NF-κB活化。因此，TRIM30α作為一個反饋機制來調(diào)節(jié)TLR介導(dǎo)的NF-κB的活化[8]。

TRIM38TLRs識別PAMP，招募MyD88，促進TRAF6和TAK1的活化，導(dǎo)致NF-κB和MAPK信號通路的活化。Zhao等發(fā)現(xiàn)TRIM38可以與TRAF6結(jié)合，隨后介導(dǎo)TRAF6的K48連接的多聚泛素化，最終被蛋白酶體降解[9]。另外，TRIM38還能夠與TAK1結(jié)合蛋白 TAB2 / TAB3相互作用，以不依賴于泛素的溶酶體途徑降解TAB2和 TAB3[10]。

2.2　TRIM蛋白與RLR信號通路

對于外源RNA，胞內(nèi)RIG-I識別帶有5′三磷酸的病毒RNA，而MDA5識別長鏈RNA。在識別RNA后，RIG-I/MDA5發(fā)生構(gòu)象改變，將信號傳遞給線粒體抗病毒信號蛋白MAVS。激活的MAVS招募TRAF3、 TRADD等形成信號復(fù)合體，然后激活TBK1?；罨腡BK1磷酸化IRF3，IRF3發(fā)生二聚化，進入細胞核誘I型干擾素的表達。

TRIM11高表達TRIM11可以明顯抑制IRF3的磷酸化和二聚化以及IFN-β的產(chǎn)生，因此細胞中病毒的復(fù)制增加。而敲除后，則作用相反。進一步研究顯示，TRIM11通過其CC結(jié)構(gòu)域與TBK1的CC2結(jié)構(gòu)域相互作用，而TBK1結(jié)合蛋白NAP1、SINTBAD、TANK能夠增強它們的相互作用[11]。

TRIM13TRIM13可以特異性與MDA5相互作用并通過MDA5負向調(diào)控IRF3介導(dǎo)的IFN產(chǎn)生，腦心肌炎病毒(EMCV)可以被MDA5識別，EMCV感染的TRIM13敲基因小鼠產(chǎn)生大量的I型干擾素并且小鼠存活率明顯增加。但是，SeV(主要被RIG-I識別)感染后，TRIM13敲基因小鼠和對照小鼠I型干擾素表達沒有明顯差異[12]。

TRIM14定位于線粒體外膜上，可以與MAVS相互結(jié)合。病毒入侵時，TRIM14經(jīng)歷K63位多聚泛素化，招募NEMO到MAVS信號小體，進而促進IRF3和NF-κB活化，促進I型干擾素的表達[13]。

TRIM26有研究表明，病毒感染可以促進TRIM26的核易位，與核內(nèi)的IRF3結(jié)合，降解核內(nèi)的IRF3，負調(diào)IFN-β生產(chǎn)和抗病毒反應(yīng)[14]。Ram等發(fā)現(xiàn)在RNA病毒刺激后，TRIM26通過其自身的K27泛素化募集NEMO，結(jié)合并活化TBK1，繼而活化下游的IRF3，從而正向調(diào)節(jié)IFN-β生產(chǎn)[15]。這兩個相反的結(jié)果說明TRIM26在機體早期和晚期的抗病毒反應(yīng)作用是不同的，為了進一步明確TRIM26的功能需要通過敲基因小鼠來完成。

TRIM31在RNA病毒感染時，TRIM31被招募至線粒體上，通過C端結(jié)構(gòu)域與MAVS的N端結(jié)構(gòu)域結(jié)合，并對MAVS進行K63多聚泛素化修飾，促進MAVS多聚化的形成，活化下游IRF3，從而抵御病毒入侵[16]。

TRIM38Zhao等[9]研究顯示，利用siRNA敲低TRIM38，IFN-β的表達明顯增強。通過免疫共沉淀發(fā)現(xiàn)，TRIM38可以與NF-κB活化激酶相關(guān)蛋白1結(jié)合(NAP1)，介導(dǎo)NAP1 的K48連接的多聚泛素化并將其降解，最終負向調(diào)節(jié)RIG-I介導(dǎo)的IFN-β信號通路。

TRIM65Lang等研究發(fā)現(xiàn)，TRIM65缺失后， MDA5活化劑以及EMCV誘導(dǎo)的I型干擾素的表達明顯下降，但是對RIG-I、TRL3以及cGAS信號通路沒有影響。進一步研究證明，TRIM65促進MDA5信號通路是通過對其K743進行K63的泛素化修飾，從而促進MDA5的寡聚化及活化[17]。

2.3　TRIM蛋白與DNA受體介導(dǎo)的信號通路

能夠識別外源DNA的分子統(tǒng)稱為DNA受體，例如cGAS、Mre11、 IFI16(p204)、 DDX41等。cGAS作為最重要的DNA受體，結(jié)合DNA后，催化合成第二信使cGAMP，cGAMP結(jié)合內(nèi)質(zhì)網(wǎng)上的STING， STING迅速二聚化，然后從內(nèi)質(zhì)網(wǎng)經(jīng)過高爾基體轉(zhuǎn)移到核外周小體上，激活TBK1，進而TBK1磷酸化IRF3，磷酸化的IRF3進入細胞核，從而誘導(dǎo)靶基因的表達。

TRIM14有研究發(fā)現(xiàn)，TRIM14除了參與RLR通路外，TRIM14也參與cGAS介導(dǎo)的DNA信號通路。HSV-1感染后，誘導(dǎo)TRIM14表達，進一步TRIM14募集USP14(Ubiquitin-Specific Protease14)對cGAS K414多聚泛素化鏈進行剪切，進而抑制cGAS通過自噬的降解[18]。

TRIM21在髓系DC中，DDX41是識別胞內(nèi)雙鏈DNA的傳感器，通過下游的STING引發(fā)I型干擾素的應(yīng)答反應(yīng)。TRIM21通過SPRY-PRY結(jié)構(gòu)域與DDX41的DEADc結(jié)構(gòu)域結(jié)合，使 DDX41的9位和115位的賴氨酸發(fā)生K48連接的多聚泛素化，降解DDX41，從而負向調(diào)節(jié)胞內(nèi)雙鏈DNA引起的固有免疫應(yīng)答[19]。

TRIM38在對DNA信號通路研究中發(fā)現(xiàn)，TRIM38在非感染的細胞以及感染早期可以對cGAS進行蘇素化修飾，從而阻止了cGAS的泛素化降解，此外在感染早期TRIM38也可以蘇素化修飾STING，從而促進了STING活化，以及下游基因的表達。這些結(jié)果提示，TRIM38在cGAS介導(dǎo)的DNA信號通路中起著重要的作用[20]。

TRIM56在HEK293細胞中過表達TRIM56可以明顯增強IFN-β啟動子活性，其機制主要是對STING進行K63連接的多聚泛素化修飾，進而引發(fā)STING的二聚化，二聚化的STING招募TBK1，最終誘導(dǎo)I型干擾素的表達。

3　小結(jié)與展望

綜上所述，TRIM分子通過多種作用方式，在不同層次上參與調(diào)控天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。雖然不同的 TRIM分子參與天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的機制不同，但多與其 E3 泛素連接酶活性有關(guān)。目前對 TRIM 分子在固有免疫中的研究已經(jīng)取得了很大的突破，但仍有很多問題沒有解決。比如，多個TRIM分子調(diào)控一個靶分子，它們的功能是否冗余？是否有協(xié)同作用？一個TRIM分子可以調(diào)控多個天然免疫信號通路，其生理意義是什么？在病毒或細菌感染中，這些TRIM分子如何通過網(wǎng)絡(luò)作用來調(diào)節(jié)機體的免疫反應(yīng)？另外TRIM 分子在不同種屬間調(diào)控信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的具體分子機制是否一致還未可知，是否在適應(yīng)性免疫方面發(fā)揮功能還沒見系統(tǒng)報道。超過一半的TRIM分子參與天然免疫信號的調(diào)節(jié)，包括NF-κB和IFN信號通路。除了參與炎癥通路外，NF-κB還可以通過細胞增殖和細胞凋亡的抑制作用成為致癌活化劑。因此，TRIM分子可能作為免疫應(yīng)答和致癌作用的雙重調(diào)節(jié)劑。最近研究發(fā)現(xiàn)天然免疫細胞在腫瘤的發(fā)生發(fā)展中發(fā)揮重要作用。那么TRIM家族是否通過調(diào)節(jié)天然免疫細胞的功能從而影響腫瘤的進程，需要進行深入的研究。

TRIM蛋白具有多種生物學(xué)功能，包括抗HIV，調(diào)節(jié)細胞增殖與分化，調(diào)控固有免疫、致癌、自噬等方面。因此，TRIM分子可能是連接不同信號通路或不同系統(tǒng)的節(jié)點分子。研究TRIM分子參與調(diào)控機體天然免疫調(diào)控機制，不僅可以完善天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的調(diào)控網(wǎng)絡(luò)，還為TRIM分子的其他生物學(xué)功能提供了理論基礎(chǔ)。同時也為抗感染藥物的設(shè)計提供新的靶點，對預(yù)防和治療人類感染性疾病具有重要意義。

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