Alcaligenes faecalis通过促进E3泛素连接酶TRIM21介导的FBXW7降解诱导肠道Th17细胞

2025-05-10 Sat
Alcaligenes faecalis Th17细胞 TRIM21 FBXW7 泛素化肠道免疫细胞分化
一、研究背景肠道Th17细胞在维持黏膜免疫稳态和抵抗病原体感染中发挥核心作用。既往研究认为分段丝状细菌（SFB）是诱导肠道Th17细胞的关键微生物，但SFB在成人肠道中的定植存在争议：
1. 临床矛盾：人类肠道中SFB的检出率随年龄增长急剧下降（儿童3岁以下检出率24%，成人0%），难以解释广泛人群肠道Th17细胞的富集现象
2. 机制局限：已知SFB通过树突细胞依赖性途径或上皮细胞CDC42介导的内吞作用间接诱导Th17细胞，但微生物是否可直接调控T细胞内在分子机制尚不明确
本研究由浙江大学医学院蔡志坚团队主导，联合美国印第安纳大学等机构，于2025年6月发表在《Immunity》期刊（DOI:10.1016/j.immuni.2025.03.008），揭示了普遍存在的粪产碱杆菌（Alcaligenes faecalis）通过TRIM21-FBXW7-JUNB-AHR-RORγt轴直接诱导Th17细胞的新机制。
二、研究流程与发现1. FBXW7缺陷促进Th17细胞分化（基础机制探索）实验设计：
- 基因工程小鼠模型：构建T细胞特异性FBXW7敲除小鼠（FBXW7fl/fl*dLck-Cre）
- 样本处理：分离脾脏、肠系膜淋巴结（MLN）、肠道固有层（LP）淋巴细胞
- 关键实验：
- 流式细胞术分析Th17细胞比例（IL-17A+CD4+）
- qPCR检测Th17特征基因（Il17a, Rorc, Il23r）
- 体外Th17极化培养（TGF-β1+IL-6+IL-23）
重要发现：
- FBXW7缺失使肠道LP中Th17细胞增加2.3倍（p<0.001）
- 非致病性Th17特征基因Il10表达上调，致病性标志物Tbx21下降
- 人源化验证：结肠组织CD4+T细胞中FBXW7与IL-17A表达呈负相关（r=-0.82）
2. 肠道菌群通过TRIM21介导FBXW7泛素化降解创新方法：
- 质谱联用技术：鉴定出8种与FBXW7相互作用的E3连接酶
- 条件性基因沉默：shRNA靶向筛选关键调控分子
关键数据：
- 菌群裂解物处理使FBXW7半衰期从8.5小时缩短至3.2小时
- TRIM21特异性介导FBXW7的K48链接多聚泛素化（质谱鉴定到7个泛素化位点）
- 抗生素清除菌群后，野生型小鼠LP中Th17细胞减少67%，而FBXW7-/-小鼠仅减少19%
3. 粪产碱杆菌的独特作用机制菌群筛选：
- 宏基因组测序：从LB培养基培养的肠道菌群中鉴定4494种细菌
- 功能筛选：10种商业化菌株中，仅A. faecalis和A. haemolyticus能诱导Th17细胞
双途径调控：
1. 蛋白质内吞途径：
- CDC42依赖性内吞：共聚焦显微镜显示生物素标记的A. faecalis蛋白与EEA1+内体共定位
- 抑制TRIM21自泛素化：UBE2W-TRIM21相互作用减少50%（co-IP验证）
外膜囊泡（OMVs）途径：
纳米颗粒追踪分析（NTA）：分离到直径80-200nm的囊泡
巨胞饮抑制剂Baf-A1可阻断OMVs内化（效率>85%）
临床相关性：
- 人类粪便检测：A. faecalis在成人和儿童中检出率分别达86%和63%
- 外膜囊泡静脉注射可使无菌小鼠肠道Th17细胞增加3.1倍
4. 分子轴机制解析（JUNB-AHR-RORγt）创新实验：
- 染色质免疫沉淀（ChIP）：证实AHR直接结合RORC启动子区（-8567至-8549bp）
- 双荧光素酶报告系统：JUNB过表达使AHR启动子活性增强4.8倍
关键发现：
- FBXW7通过降解JUNB抑制AHR转录
- AHR直接激活RORγt表达（突变结合位点后荧光素酶活性下降72%）
- 谱系追踪实验：FBXW7缺陷不影响已分化Th17细胞的存活（过继转移后细胞数无差异）
三、研究意义与亮点科学价值理论突破：
发现非SFB微生物直接调控T细胞分化的新范式
阐明TRIM21-FBXW7-JUNB-AHR-RORγt这一全新信号轴
技术创新：
建立”菌群蛋白-宿主E3连接酶”互作筛选平台
开发基于CDC42抑制剂的菌群干预策略
应用前景疾病治疗：
A. faecalis OMVs可作为Citrobacter rodentium感染的预防性制剂
TRIM21抑制剂或用于炎症性肠病的靶向治疗
技术转化：
专利数据：已申请”基于A. faecalis的免疫调节剂”发明专利（WO2025/086532）
四、研究局限性机制深度：尚未鉴定出A. faecalis中具体起效的蛋白组分
临床转化：需进一步验证A. faecalis在不同人群肠道中的免疫调节一致性
该研究为理解肠道菌群-免疫系统互作提供了全新视角，相关发现发表于《Immunity》期刊的Graphical Abstract被选为当期的封面推荐。