Nat Immuno | 孙少聪组发现去泛素化酶Otub1通过IL-15通路调控CD8 T和NK细...

CD8+ T细胞和NK细胞是免疫系统中主要的杀伤性效应细胞，能够有效破坏病原菌感染的细胞和癌细胞。NK细胞在先天免疫前期发挥作用，而CD8+ T细胞在适应性免疫后期发挥功能。两者都依赖于IL-15保持稳态平衡。IL-15通过转移机制激活信号通路，即IL-15Rα结合IL-15，转移到IL-15R β–γc，激活下游信号【1】。CD8+ T和NK上高表达IL-15R β–γc异二聚体，IL-15对于两者维持稳态平衡是必需的，但是IL-15对CD8+ T和NK激活的调控及IL-15R下游信号转导如何被调控目前尚不清楚。

泛素化修饰是被泛素化酶和去泛素化酶（DUBs）控制的可逆反应，能够调控多种生理过程，包括免疫反应。体外研究显示去泛素化酶Otub1不仅能直接切割目标蛋白的泛素链，而且间接阻断特异的泛素连接酶E2的功能，如K63特异E2 Ubc13【2】。Otub1的生理功能，尤其是对免疫反应的调控目前研究很少。

6月10日，来自MD Anderson癌症中心的Shao-Cong Sun（孙少聪）在Nature Immunology杂志上发表文章The deubiquitinase Otub1 controls the activation of CD8+ T cells and NK cells by regulating IL-15-mediated priming，揭示了去泛素化酶Otub1通过抑制AKT的活化，调控IL-15信号通路，控制CD8+ T和NK的活化过程。阐释了IL-15-Otub1对CD8+ T和NK活化的重要调控作用。

研究人员首先发现在T细胞中敲除Otub1（Otub1-TKO）导致效应/记忆CD8+ T细胞增加，而且效应细胞因子IFN-γ、TNF、IL-2分泌增加；对CD4+ T细胞则没有影响。Otub1缺陷的naïve CD8+ T细胞对体外刺激过度激活；Otub1-TKO小鼠对细菌感染的免疫反应增强，CD8+T细胞增加，肝的细菌载量减少。Otub1特异性维持CD8+ T细胞的稳态，并负向调控激活。T细胞transfer实验表明一旦缺乏识别并结合IL-15的IL-15Rα，不能激活IL-15信号通路，Otub1-TKO 和WT之间的差异则不存在。Otub1调控CD8+ T细胞依赖于IL-15。NK细胞同样表达高水平的IL-15R β–γc，其成熟和激活过程都依赖IL-15信号。Otub1缺失没有影响脾中的NK细胞总数，但显著增加stage 4成熟NK细胞（CD11bhiCD27lo），与IL-15过表达的表型一致【3】。Otub1-KO 导致NK细胞的活化过度，释放更多的效应分子，granzyme B和CCL5。综上，Otub1通过调控IL-15信号控制CD8+ T和NK细胞的活化过程。

Otub1调控T细胞依赖于IL-15信号

Otub1如何调控IL-15信号？CD8+ T和NK中，Otub1的缺失导致AKT S473位的磷酸化增加，下游的Foxo1、Foxo3的磷酸化增加。研究表明IL-15信号导致Otub1在细胞膜聚集，Otub1作为去泛素化酶，抑制细胞膜AKT的K63连接的泛素化，干扰AKT和PIP3的结合及在细胞膜的定位，抑制AKT的磷酸化和激活。

T细胞的活化过程伴随着代谢的重编程，其对效应T细胞执行功能尤为重要。RNAseq分析表明，在体外激活的CD8+ T细胞中缺失Otub1不仅导致CD8+ T细胞激活、效应功能及生存相关的基因上调，而且导致代谢相关基因的上调，尤其是参与糖代谢通路的基因如Glut1、Hk2。Seahorse检测表明Otub1缺失增强有氧糖酵解ECAR，而不影响氧化磷酸化OCR的指标。AKT抑制剂则消除这种差异。因此，Otub1调控AKT通路，控制活化的CD8+ T细胞中糖酵解过程。

IL-15降低T细胞活化的阈值，让CD8+ T细胞对自身抗原更敏感。Pmel1小鼠因为产生识别自身抗原gp100的CD8+ T细胞，导致皮肤发生自身免疫性白癜风，是研究自我耐受的模型【4】。在Pmel1模型中，Otub1缺失导致小鼠发生白癜风的时间更早，程度更严重；大部分的Otub1-TKO Pmel1 CD8+ T细胞处于活化状态，经gp100刺激后产生更多的IFN- γ。Otub1缺失损伤了CD8+ T细胞的自我耐受。良好的耐受能够阻止自身免疫疾病，但也给抗肿瘤免疫带来障碍。研究表明，Otub1-KO小鼠有增强的抗肿瘤免疫，肿瘤负荷减少、CD8+效应T细胞增加，分泌IFN- γ和granzyme B增加；而且Otub1 KO小鼠发挥抗肿瘤免疫依赖于CD8+ T细胞和NK细胞。Otub1是抗肿瘤免疫中重要的调控因子，可以作为肿瘤治疗中的潜在靶点。

Otub1缺失导致自我耐受破坏，同时增强对肿瘤的杀伤功能。

总的来说，本研究阐释了Otub1通过去除AKT的泛素化修饰，抑制IL-15信号中AKT的活化，负向调控免疫反应中CD8+ T和NK细胞的激活和功能，维持稳态平衡。证明了IL-15对CD8+ T和NK激活的生理调控功能，并揭示了去泛素化酶Otub1对IL-15信号转导过程的调控机制，为IL-15信号的研究提供重要思路。

原文链接：

/articles/s41590-019-0405-2

参考文献

1. Castillo, E. F. & Schluns, K. S. Regulating the immune system via IL-15 transpresentation. Cytokine 59, 479–490 ().

2. Wiener, R., Zhang, X., Wang, T. & Wolberger, C. The mechanism of OTUB1-mediated inhibition of ubiquitination. Nature 483, 618–622 ().

3. Polansky, J. K. et al. High dose CD11c-driven IL15 is sufficient to drive NK cell maturation and anti-tumor activity in a trans-presentation independent manner. Sci. Rep. 6, 19699 ().

4. Overwijk, W. W. et al. Tumor regression and autoimmunity after reversal of a functionally tolerant state of self-reactive CD8+T cells.J. Exp. Med.198, 569–580 ().

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