撰文丨菠萝西瓜
研究发现许多人类神经、血管和免疫疾病以及癌症都与肌动蛋白细胞骨架的调控异常有关。肌动蛋白重塑对于许多细胞过程至关重要，包括形态学变化、迁移、细胞-细胞相互作用和信号转导，所有这些过程对免疫细胞的发育和功能起着关键的作用。DOCK（Dedicatorofcytokinesis）家族成员通过其鸟嘌呤核苷酸交换因子（Guaninenucleotideexchangefactor，GEF）的活性参与肌动蛋白细胞骨架的动态调控，从而激活小Rho鸟苷三磷酸酶（GTPases）RAC和细胞分裂周期蛋白42（CellDivisionCycle42，CDC42）。DOCK2和DOCK8基因缺陷说明了它们对人类免疫系统的重要性，这些缺陷是造成严重和反复感染的联合免疫缺陷以及包括血小板减少症、溶血性贫血和血管炎在内的自身免疫性疾病的根源所在。类似的，DOCK11主要在造血细胞中表达，其在小鼠早期B细胞发育和功能中发挥着重要作用。
越来越多的证据表明，影响肌动蛋白调节的遗传基因缺陷与严重的自身免疫和自体炎症疾病相关，然而其背后的分子机制还不明确。DOCK11参与激活小Rho鸟苷三磷酸酶（GTPases）细胞分裂周期蛋白42（CDC42），而CDC42是调节肌动蛋白细胞骨架动态的中心调节器。但是DOCK11在人类免疫细胞功能和疾病中潜在的具体调控机制仍然未知。
近日，来自奥地利维也纳圣安娜儿童癌症研究所（St.AnnaChildren’sCancerResearchInstitute，CCRI）的KaanBoztug教授在TheNewEnglandJournalofMedicine杂志上发表文章SystemicInflammationandNormocyticAnemiainDOCK11Deficiency。在这项研究中，研究团队分析了4名来自4个毫不相干家庭的患者，这些患者表现出反复感染、早期免疫系统严重紊乱和正细胞性贫血病伴随不均性红细胞异形和发育迟缓的症状，发现并鉴定出位于X染色体上DOCK11基因的多种罕见突变体。这些突变体都导致CDC42无法正常激活，使得患者的T细胞迁移功能受损、红细胞发育异常和贫血等，并且通过CDC42-JNK-NFATc1信号轴促进炎症因子释放引发系统性炎症。
在这项研究中，研究团队筛选并研究了4名来自4个毫不相干家庭的男性患者，发现都表现出未知原因的早期免疫系统严重紊乱、造血系统缺陷和发育迟缓，具体临床表现为红细胞发育不全、淀粉样病变和全身性发炎，例如皮肤发炎和胃肠道发炎（如伴随克罗恩病）。通过全基因组测序分析发现并鉴定出位于X染色体上DOCK11基因的4种罕见突变。该4种突变分别为c.75dup[p.Glu26Ter]（第26位氨基酸位置提前终止）、c.+5G→A[p.Pro_Lysdel]（第15号外显子缺失）、c.G→C[p.TrpSer]（点突变）和c.A→G[p.TyrCys]（点突变）（图1）。通过研究发现以上4种DOCK11基因突变均无法正常激活CDC42。由于CDC42是调节肌动蛋白细胞骨架动态的中心调节器，研究团队由此探索以上DOCK11突变体是否会影响肌动蛋白细胞骨架动态调节。通过标记T细胞伪足的方法发现相较于健康人的T细胞，患者来源可伸出伪足的T细胞的比例显著降低（图2），说明以上DOCK11突变体严重影响肌动蛋白细胞骨架动态调节。此外发现，病人来源的T细胞相较于正常人的T细胞分泌更多的IL-2、IFN-γ和TNF-α等相关炎症因子。通过深入研究发现NFATc1（NuclearFactorofActivatedTcell1）蛋白的入核增加直接促进了炎症因子的表达与分泌。在正常生理情况下，NFATc1的入核受JNK（c-JunN-terminalkinase）负调控，而JNK则是CDC42下游的一个效应因子，故此认为其炎症因子的释放受CDC42-JNK-NFATc1信号轴调控。
图1家族发病图谱及DOCK11突变位点
图2患者来源可伸出伪足的T细胞比例相较于健康人来源的T细胞明显减少
根据以上T淋巴细胞过度活化现象，研究团队猜测红细胞发育不全可能是由于DOCK11基因缺陷诱发的自身免疫引起的。但是在患者体内没有检测到针对红细胞的抗体，由此暗示是红细胞自身内在的因素导致了红细胞发育不全等表型。研究团队随即利用经典的斑马鱼体系研究其潜在机制，研究发现在斑马鱼中敲除或者敲低DOCK11导致红细胞减少。类似的，敲低CDC42也表现出相似的表型。为了验证是DOCK11的功能缺失影响了CDC42发挥正常功能，在DOCK11敲除的斑马鱼中额外转入持续激活形态的CDC42Q61L，发现红细胞水平可以回复到正常水平。研究团队为了更进一步确认该机制是否也存在于人类的红细胞发育过程中，拟利用CD34+的脐带血进行实验。随即研究团队在CD34+的脐带血中敲低DOCK11，发现红细胞发育有明显延迟（图3），由此说明DOCK11-CDC42信号轴在不同物种的红细胞发育过程中起着至关重要的作用。
图3敲低DOCK11导致红细胞发育缺陷
综上所述，研究团队首次揭示了X染色体连锁的DOCK11基因缺陷通过调控肌动蛋白细胞骨架引发系统性炎症和正细胞性贫血。
原文链接：