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线粒体丙酮酸代谢对T细胞免疫反应的调节功能研究

批准号:
82071868
项目类别:
面上项目
资助金额:
60.0 万元
负责人:
吕伟
学科分类:
医学免疫学研究新技术与新方法
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
吕伟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
获得性免疫反应中的T细胞具有很高的可塑性,可以根据免疫反应环境差异分化成为不同功能的T细胞亚型。T细胞内的代谢反应也随之进行重编程以满足分化时不同的代谢需求。T细胞代谢重编程的调控异常直接影响T细胞功能并导致相关免疫疾病。因此,深入研究T细胞中的代谢调控,不仅可以揭示T细胞可塑性的分子机制,还有助于T细胞免疫治疗新方法的建立。丙酮酸作为糖酵解反应中重要的代谢中间产物,其代谢终点决定了细胞内的代谢特征。然而,细胞如何调节丙酮酸的代谢反应,特别是线粒体内丙酮酸代谢的调控机制及其下游生理功能等并不是十分清楚。在前期研究中我们发现线粒体膜蛋白PGAM5可以特异性的调节线粒体中丙酮酸代谢。通过对PGAM5功能及分子机制的进一步探索,我们希望能够揭示丙酮酸线粒体代谢的全新调控机制,及其对 T细胞分化和抗肿瘤免疫反应的影响;并阐明线粒体代谢、表观遗传调控以及T细胞抗肿瘤免疫反应三者之间相互作用关系。
英文摘要
T cell has high lineage plasticity in the adaptive immune system. Upon encountered various stimulation conditions, T cells will differentiate into specific effector T cells with distinctive phenotype, and meanwhile, the metabolic pathways inside T cells will also reprogram to fit for the vast metabolic demand during differentiation. Further investigations on the T cell metabolic reprogram will not only improve our understanding of T cell plasticity but also help us with new immunotherapy methods. Pyruvate is an important metabolite generated in glycolysis. Its final metabolic pathway determines the cellular characteristic of cellular metabolism. However, the detailed regulation mechanism of mitochondrial pyruvate metabolism has not been clarified. Our previous study indicated that mitochondrial membrane protein PGAM5 regulates the pyruvate metabolism in mitochondria. By further investigating the function of PGAM5, we will illuminate the key role of mitochondrial pyruvate metabolism during T cell differentiation and anti-tumor immune response. Our work will also build up links between mitochondrial metabolism, epigenetic regulations, and T cell immunity.
磷酸甘油酸变位酶家族成员5(phosphoglycerate mutase family member 5, PGAM5)是一种糖酵解相关的酶,定位在线粒体膜表面。既往研究表明,PGAM5在细胞线粒体动力学、程序性死亡、炎症及衰老中都起到重要调控作用,且在不同的细胞中存在功能异质性。然而,其在巨噬细胞极化与OA中的调控作用未知。本研究利用单细胞测序分析及临床病人标本验证,发现OA滑膜巨噬细胞中PGAM5的表达相比正常滑膜巨噬细胞显著增加。为了探究PGAM5在OA发生发展中的功能,我们构建了巨噬细胞特异性敲除PGAM5(Pgam5 cKO)小鼠模型,并发现与对照组相比,Pgam5 cKO小鼠的OA症状明显减轻,且巨噬细胞缺失PGAM5时其分泌白介素1(interleukin 1, IL1)等炎症因子水平显著降低,导致软骨的分解代谢减少与合成代谢增加。转录组测序及体外细胞学实验证明,PGAM5通过激活AKT-mTOR/p38/ERK信号通路促进M1极化,且通过抑制STAT6-PPARγ信号通路从而抑制M2极化。为了探究PGAM5的靶点,我们构建了巨噬细胞中特异性敲除PGAM5及β-连环蛋白(β-catenin)的小鼠进行验证,发现PGAM5通过抑制β-catenin信号通路从而介导巨噬细胞向M1细胞极化,进而加剧OA进展。为了精准调控滑膜巨噬细胞功能,我们构建了甘露糖修饰的含氟高分子材料复合siPGAM5进行小鼠关节腔注射实现滑膜巨噬细胞PGAM5的靶向敲除,显著地抑制了OA的进程。本研究鉴定了调节滑膜巨噬细胞极化的关键因子PGAM5,并阐明其调控机制,在此基础上建立了精准的免疫靶向治疗策略,为将OA治疗关口前移及临床转化提供理论依据。
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