案例解析：酶Suclg2通過抑制Lactb琥珀�；�維持樹突狀細(xì)胞的耐受性

代謝重編程在包括樹突狀細(xì)胞 (DCs) 在內(nèi)的免疫細(xì)胞的分化和功能中起著關(guān)鍵作用。調(diào)節(jié)性 DCs 可在脾基質(zhì)等局部組織壁龕中產(chǎn)生，是維持免疫耐受的基質(zhì)調(diào)控免疫應(yīng)答的重要組成部分。代謝酶和代謝物在調(diào)節(jié)細(xì)胞識別和功能中發(fā)揮重要作用，它們在賦予DC耐受性特性中的作用亟待解決：如代謝物是否通過調(diào)節(jié)非常規(guī)翻譯后修飾(如琥珀�；�)？及其如何選擇性參與該過程的代謝酶的功能來調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)性DC的功能？

2023年5月，海軍軍醫(yī)大學(xué)/中國醫(yī)學(xué)科學(xué)院/南開大學(xué)曹雪濤院士、海軍軍醫(yī)大學(xué)劉娟教授及團隊在免疫學(xué)專業(yè)期刊Journal of Autoimmunity（IF=12.8）發(fā)表題為“Metabolic enzyme Suclg2 maintains tolerogenicity of regulatory dendritic cells diffDCs by suppressing Lactb succinylation”的研究論文，結(jié)合代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)，揭示了琥珀酸輔酶 A 連接酶亞基 β （Suclg2）是維持 diffDCs 免疫調(diào)節(jié)功能所必需的代謝酶，通過抑制Lactb的琥珀�；�，阻止NF-κB信號激活，下調(diào)Ccl5、Il12b等促炎細(xì)胞因子的表達(dá)，將成熟DC的促炎狀態(tài)重編程為致耐受性表型，為 DCs 免疫和耐受代謝調(diào)節(jié)的機制提供了新見解。（麥特繪譜提供Q300全定量代謝組檢測服務(wù)）

研究流程

取骨髓細(xì)胞培養(yǎng)6d，在培養(yǎng)的第七天用LPS刺激，抗體篩選出成熟的樹突狀細(xì)胞（maDCs），隨后與脾間質(zhì)細(xì)胞共同培養(yǎng)5-9d，誘導(dǎo)出耐受性樹突狀細(xì)胞（diffDCs），進(jìn)行靶向代謝組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和非標(biāo)記定量蛋白質(zhì)組學(xué)分析。

研究結(jié)果

 1. 調(diào)節(jié)型DC中琥珀酸水平降低，Suclg2表達(dá)增加

研究人員觀察到diffDCs表現(xiàn)出典型的耐受性表型和作為調(diào)節(jié)性DCs的功能，進(jìn)一步對maDCs和diffDCs進(jìn)行代謝組學(xué)和轉(zhuǎn)錄組學(xué)分析，結(jié)果顯示與maDCs相比，diffDCs分化期間天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代謝顯著改變，特別是L-丙氨酸、L-谷氨酸、L天冬氨酸和琥珀酸在diffDC-D5中濃度顯著上調(diào)，但在diffDC-D9中下降至較低水平。此外，diffDCs中的N -乙酰- L-天冬氨酸顯著上調(diào)，γ-氨基丁酸顯著下調(diào)。隨后對差異表達(dá)基因進(jìn)行代謝途徑富集分析，發(fā)現(xiàn)碳代謝是diffDCs中顯著上調(diào)的前3個代謝途徑之一，而在與碳代謝途徑相關(guān)的20個代謝酶基因中，Suclg2是其中上調(diào)最多的代謝酶。這些結(jié)果表明，diffDCs表現(xiàn)出以琥珀酸減少為特征的代謝改變，并且GFP特異性琥珀酸-輔酶A連接酶Suclg2在diffDCs中增加。

圖1. diffDC中Suclg2表達(dá)增加的同時琥珀酸水平降低

2. Suclg2的作用機制

Suclg2沉默可以將diffDC中共刺激分子CD40的受抑制表達(dá)恢復(fù)到與maDC類似的表達(dá)水平，而不影響maDC在表型水平上的成熟。并且Suclg2在支持線粒體功能和穩(wěn)定狀態(tài)下的呼吸的同時，阻止炎性狀態(tài)下的糖酵解活化。進(jìn)一步表明了Suclg2對于維持diffDC的耐受性至關(guān)重要。

Suclg2沉默實驗也揭示了Suclg2可以阻止diffDC中NF-κB信號通路的激活。此前研究顯示Suclg2催化琥珀酸和琥珀酰輔酶A的可逆轉(zhuǎn)化，可以通過將琥珀酰輔酶A轉(zhuǎn)移至賴氨酸殘基而通過琥珀�；瘉碚{(diào)節(jié)蛋白質(zhì)功能。本研究通過同源染色體組合構(gòu)建Suclg2fl/-  Itgax-Cre+和對照組Suclg2fl/-  Itgax-Cre–小鼠來研究琥珀�；�和suclg2的免疫作用，揭示了Suclg2可能通過抑制潛在蛋白靶點的賴氨酸琥珀�；瘉碜柚筪iffDC中NF-κB的激活。

3. Suclg2抑制Lactb蛋白琥珀酰化 

進(jìn)一步鑒定琥珀�；�的蛋白質(zhì)和特定的賴氨酸殘基，研究人員利用琥珀�；�修飾組學(xué)技術(shù)，對用或不用琥珀酸二乙酯處理，及SucIg2或模擬過表達(dá)質(zhì)粒轉(zhuǎn)染的HEK293T細(xì)胞進(jìn)行分析，結(jié)果發(fā)現(xiàn)高濃度的琥珀酸可以導(dǎo)致琥珀酰化豐度增加，同時，Suclg2過表達(dá)下調(diào)了一系列蛋白的琥珀酰化。KEGG通路富集結(jié)果顯示，高濃度琥珀酸酯作用下，被Suclg2顯著抑制賴氨酸琥珀�；�的蛋白與Hippo信號通路、中心碳代謝和細(xì)胞凋亡相關(guān)。值得注意的是，線粒體蛋白內(nèi)酰胺酶β (Lactb)的賴氨酸殘基K252、K283和K284被顯著琥珀化。進(jìn)一步驗證了在高琥珀酸水平下，Lactb是其琥珀�；�被Suclg2抑制的靶蛋白。

最后，研究人員證明了Lactb在調(diào)節(jié)NF-κB信號通路中的積極作用，即Suclg2可能通過抑制Lactb琥珀酰化來阻止炎癥狀態(tài)并維持調(diào)節(jié)性DC的耐受性功能。有趣的是，LPS刺激后，Lactb的mRNA水平迅速下降。因此，LPS下調(diào)Lactb可能是抑制NF-κB信號過度激活的一種內(nèi)部負(fù)調(diào)控方式，其具體機制尚待進(jìn)一步研究。

圖2. 高濃度琥珀酸作用下Suclg2抑制Lactb賴氨酸琥珀�；�

小結(jié)

綜上所述，調(diào)節(jié)性DC在基質(zhì)驅(qū)動分化過程中，代謝酶Suclg2顯著上調(diào)，抑制Lactb琥珀酰化，從而阻止NF-κB信號通路的激活，下調(diào)促炎細(xì)胞因子如Ccl5、Il12b的表達(dá)，從而共同維持調(diào)節(jié)性DC的耐受性功能。本研究為加強調(diào)節(jié)性DC的耐受性提供了新的線索，這可能有助于開發(fā)基于DCs的抗炎癥或自身免疫性疾病的治療策略。

原文文獻(xiàn)

Xiaomin Zhang, et al. Metabolic enzyme Suclg2 maintains tolerogenicity of regulatory dendritic cells diffDCs by suppressing Lactb succinylation. Journal of Autoimmunity. 2023.

請掃描二維碼閱讀原文

繪譜幫你測

麥特繪譜為上述研究提供Q300全定量代謝組檢測分析，準(zhǔn)確識別出diffDCs表現(xiàn)出以琥珀酸減少為特征的代謝改變。本公司深耕靶向定量代謝組學(xué)領(lǐng)域多年，我們?nèi)�球首�?chuàng)的同位素內(nèi)標(biāo)定量Q300全定量代謝組技術(shù)經(jīng)過10萬例+樣本的驗證，已成為深入挖掘功能機制和臨床轉(zhuǎn)化產(chǎn)品開發(fā)的基石，獲得業(yè)內(nèi)專家學(xué)者們的高度認(rèn)可。截至2023年6月，Q300技術(shù)已協(xié)助客戶發(fā)表70余篇SCI文章，平均IF>10，成果涵蓋腫瘤/癌癥、代謝性疾病、免疫疾病、神經(jīng)系統(tǒng)性疾病、衰老、環(huán)境毒理學(xué)、中醫(yī)中藥等研究領(lǐng)域。在對Q300技術(shù)不斷夯實提升的過程中，我們研發(fā)出Q500，Q1000等全定量代謝組方法，高通量檢測、覆蓋的功能性代謝物和代謝通路更加豐富全面。

麥特繪譜專注于代謝組學(xué)與轉(zhuǎn)化醫(yī)學(xué)疾病研究領(lǐng)域，擁有成熟的代謝組學(xué)檢測平臺，以全定量靶向代謝組學(xué)技術(shù)為核心，包括全球獨有技術(shù)Q1000，Q500、Q300、Q200和各類小分子代謝物單獨檢測方法共20+系列，兼顧非靶向代謝組學(xué)和代謝流技術(shù)。同時還有菌群16S測序、宏基因組學(xué)、轉(zhuǎn)錄組學(xué)和蛋白質(zhì)組學(xué)等多組學(xué)及聯(lián)合分析等全套解決方案。獨家的檢測技術(shù)、全面的數(shù)據(jù)報告及專業(yè)科研級別的售后探討，助您科研探索之路不斷創(chuàng)新和突破。歡迎聯(lián)系獲取詳細(xì)資料！