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内质网蛋白SCAP对STING信号通路的调控机制及功能研究

一、引言

1.1研究背景

在人体对抗病原体的第一道防线的先天免疫系统中，cGAS-STING信号通路如同一名敏锐的“DNA哨兵”，时刻监控细胞内的异常DNA信号。从病毒入侵释放的游离DNA，到肿瘤细胞产生的基因组不稳定片段，甚至是自身DNA的异常定位（如狼疮患者的胞质DNA泄漏），这条通路都能迅速识别并触发免疫应答。

宿主通过一系列胚系基因编码的模式识别受体（PRR）识别病原相关分子模式（PAMP），从而感知病原菌的入侵，然后通过相关的细胞信号转导，激活重要转录因子（核因子κB及干扰素调控因子），诱导I型干扰素（TypeIInterferon）及炎症因子的表达，同时诱导适应性免疫反应，最终清除病原菌。其中，cGAS作为胞浆双链DNA（dsDNA）的先天免疫传感器，具有一个催化结构域和两个主要DNA结合位点。当胞质DNA，无论是外源的还是内源的，通过其磷酸主链和cGAS的带正电位点之间的相互作用以序列无关的方式结合后，cGAS在催化袋中发生实质性构象变化，从而被活化，进而增强由三磷酸腺苷（ATP）和三磷酸鸟苷（GTP）合成第二信使环磷酸鸟苷-腺苷（cGAMP）。

cGAMP作为第二信使，能诱导内质网上的STING蛋白发生构象变化，使其从二聚体转变为四聚体，并从内质网转移至高尔基体。激活后的STING会招募并激活激酶TBK1，TBK1磷酸化干扰素调节因子3（IRF-3），调控下游基因表达。同时，STING激活还会招募IKK激酶，释放核因子κB（NF-κB），诱导干扰素（IFNs）和促炎细胞因子（如肿瘤坏死因子（TNF）、白细胞介素1（IL-1）和白细胞介素6（IL-6））的表达。新表达的I型干扰素通过与异二聚体受体IFNAR1/2结合，以自分泌和旁分泌方式发挥作用，然后激活Janus激酶1（JAK1）和酪氨酸激酶2（TYK2），导致信号转导子和转录激活子1（STAT1）和STAT2的磷酸化。STAT1/2异二聚体与IRF9结合，随后易位至细胞核，触发IFN刺激基因（ISG）的转录。

内质网作为细胞内重要的细胞器，不仅参与蛋白质和脂质的合成，还在细胞的应激反应和信号传导中发挥关键作用。内质网蛋白SCAP在内质网的功能实现中扮演着不可或缺的角色。已有研究表明，内质网蛋白SCAP能够特异性调控由胞质DNA刺激引发的固有免疫信号通路，在HSV-1刺激下，SCAP也能够从内质网转移并聚集到核外周小体上，IRF3也能聚集到核外周小体上。SCAP通过其N端与STING相互作用，通过其C端与转录因子IRF3相互作用，从而作为一个接头蛋白将IRF3招募到STING复合体上，但其具体调控机制尚未完全明确。深入研究内质网蛋白SCAP对STING信号通路的调控机制，将有助于我们更好地理解先天免疫应答的分子机制，为相关疾病的治疗提供新的靶点和策略。

1.2研究目的与意义

本研究旨在深入探究内质网蛋白SCAP调控STING信号通路的具体分子机制。通过细胞实验、动物实验等多种手段，明确SCAP在STING信号通路中的作用位点和作用方式，揭示其在固有免疫应答中的重要功能。

对这一机制的研究具有重要的理论意义和潜在的临床应用价值。在理论方面，有助于我们更全面、深入地理解先天免疫中DNA识别及免疫应答的分子机制，填补该领域在SCAP调控STING信号通路方面的知识空白，进一步完善固有免疫信号传导的理论体系。在临床应用方面，为病毒感染性疾病、自身免疫性疾病以及肿瘤等与免疫功能异常相关疾病的治疗提供新的靶点和理论依据。例如，针对SCAP-STING信号通路的调控机制，开发特异性的药物，通过调节该通路的活性，增强机体的免疫防御能力，从而为这些疾病的治疗开辟新的途径，具有重要的临床指导意义和应用前景。

1.3研究方法与技术路线

本研究主要采用以下实验技术：

细胞实验：选用多种细胞系，如HEK293T细胞、RAW264.7巨噬细胞等，通过转染、基因敲除、过表达等技术手段，改变细胞中SCAP和STING的表达水平，利用Westernblot检测相关蛋白的表达和磷酸化水平，实时定量PCR检测相关基因的转录水平，以研究SCAP对STING信号通路的影响。

动物实验：构建SCAP基因敲除小鼠模型，通过尾静脉注射等方式感染DNA病毒（如HSV-1），观察小鼠的发病情况、生存率等指标，利用ELISA检测小鼠血清中细胞因子的水平，通过免疫组化和免疫荧光等技术分析小鼠组织中相关