炭疽水肿毒素负调控RUNX1稳定性继而抑制宿主免疫系统的机理探索

Bacillus anthracis is the etiologic agent of anthrax in animals and humans. Two plasmid-encoded virulence factors, a poly-D-glutamic acid capsule, and an exotoxin, have been described for the bacterium. The exotoxin is composed of three proteins: protective antigen (PA), edema factor (EF), and lethal factor (LF). PA induces protective immunity to the infection of the bacteria and is the major component in the current anthrax vaccine (anthrax vaccine adsorbed, AVA). EF is an adenylate cyclase that disrupts water homeostasis and impairs immune function in the host. The current understanding is that most of the effects of EF are due to elevated levels of mislocalized cAMP. PA combines with either LF to form lethal toxin (LT), or with EF to form edema toxin (ET). In our previous study, we found that mice with conditional Runx1knock-out in their CD4+ cells exhibited more sensitive to ET than wild type mice. And we also found in a Jurkat cell model that treating the cells with ET caused RUNX1 downregulation by a proteosomal degradation pathway. Thus we plan to use Runx1 conditional knock out mice as study models to find out how edema toxin down-regulates the stability of RUNX1 and then subvert the host immune response. This project would help to better understand the pathophysiology of anthrax and to develop efficient therapeutic approaches for the treatment of this disease.

炭疽毒素是炭疽芽孢杆菌的主要致病因子，包括保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF）三种蛋白质成分，在炭疽菌的感染过程中发挥重要作用。水肿因子EF是一种腺苷环化酶，能催化宿主胞内cAMP合成，进而通过抑制炎性细胞因子的分泌与弱化巨噬细胞的迁移性等作用抑制宿主免疫系统对炭疽菌感染的响应。水肿因子需要通过保护性抗原进入细胞中，与保护性抗原合成水肿毒素（ET）。本课题组前期工作中发现在CD4+细胞中敲除Runx1可导致小鼠对水肿毒素的敏感性增加，可见RUNX1在机体抵抗炭疽毒素的过程中有重要作用。此外，炭疽水肿毒素可以通过升高胞内cAMP水平调节RUNX1的稳定性，进而影响下游靶基因的表达。本课题拟在前期工作的基础上，利用细胞模型与Runx1条件敲除的小鼠模型进一步研究RUNX1与炭疽水肿毒素的作用，以期挖掘其机理，为炭疽防治提供新的思路与靶点。

炭疽毒素是炭疽芽孢杆菌的主要致病因子，包括保护性抗原（PA）、致死因子（LF）和水肿因子（EF）三种蛋白质成分，在炭疽菌的感染过程中发挥重要作用。水肿因子EF 是一种腺苷环化酶，能催化宿主胞内cAMP 合成，进而通过抑制炎性细胞因子的分泌与弱化巨噬细胞的迁移性等作用抑制宿主免疫系统对炭疽菌感染的响应。水肿因子需要通过保护性抗原进入细胞中，与保护性抗原合成水肿毒素（ET）。本研究制备了野生型EF及其腺苷酸环化酶活性减弱的突变体EF（H351A）和EF（H351R），发现了ET对于巨噬细胞表面分子标记改变和促炎功能的抑制；通过转录组测序，揭示了ET对巨噬细胞免疫功能的调控主要与其腺苷酸环化酶活性相关；进一步的分子机制研究表明，ET可能通过PKA途径抑制ERK和NF-kB活化，从而下调了巨噬细胞炎性因子TNF-a的产生。本研究还发现水肿毒素可改变巨噬细胞的表观遗传修饰模式；乙酰化酶TIP60与RUNX1发生相互作用，在用水肿毒素巨噬细胞的时候，ET可以改变TIP60和RUNX1的核定位。本研究开展在表观遗传、信号通路、免疫调控等多方面挖掘了水肿毒素抑制宿主免疫系统的机理，将为炭疽防治提供新的思路与靶点。

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