Loss-of-function Mutations in TNFAIP3 Leading to A20 Haploinsufficiency Cause an Early Onset Autoinflammatory Disease

肿瘤坏死因子α诱导蛋白3抗体功能丧失突变导致A20单倍剂量不足引发早发自身炎症性疾病

演讲者: National institute of health  Qing Zhou, PhD

HA20是一种儿童期原发性系统炎症，一些特点类似白塞病，典型症状包括：皮肤损害、口腔或者生殖器溃疡、眼部炎症、关节炎、胃肠道炎症。风湿病的遗传结构：有效尺寸（高、中、适中、低），等位基因频率（极罕见、罕见、低频、一般）。而HA20属于罕见等位基因频率导致的孟德尔疾病。我们通过外显子组测序、桑格测序和靶向测序识别A20。A20普通低度外显率编码和非编码基因多态性与系统性红斑狼疮、牛皮癣、1型糖尿病、乳糜泻等自身免疫病相关；A20是一个抗炎症蛋白质，通过切断K63-Ub链干扰信号复合体或通过添加K48 Ub链使得蛋白酶降解相应蛋白。

 

HA20中的截短突变在数据库中尚无记载。 野生型A20蛋白表达含量在患者细胞中降低。此外我们只能看到野生型A20的表达量，并未检测到A20突变型的表达，可能是由于突变蛋白的不稳定性造成的。TNFAIP3基因的失功能突变导致了A20单倍剂量不足。

 

A20通过切断K63-Ub链干扰信号复合体或添加K48 Ub链到RIP-1和NEMO上，使得蛋白酶降解相应蛋白潜在抑制NF-κB活性。作者在荧光素酶检测中并没有看到A20突变抑制肿瘤坏死因子介导的NF-κB活性，证明这些突变都是失活突变。

 

在NF-κB信号通路中，如果没有A20，IKK将会磷酸化，然后磷酸化IKB，导致蛋白降解，NF-κB随即进入细胞核激活下游信号通路。在患者样本中，作者检测到增加的IKB和IKK磷酸化以及增加的IKB降解。证明NF-κB在患者中的活性提高。

 

当TNF信号通路激活时，TNFR1和TRADD、TRAF2、RIP2组成复合体，从而影响A20。患者的外周血细胞中A20表达量显著减少。相一致的是，在患者外周单个核细胞中检测到协同降低的TNFR1与A20、TRAF2与A20和RIP1与A20。

 

细胞试验结果显示A20突变与K63去泛素化活性缺陷有关。作者将A20靶向基因NEMO，野生型或突变型A20，K63-Ub共转染进293T细胞。在野生型A20组中，作者检测到NEMO去泛素化降解。而在突变型A20中，作者检测到NEMO去泛素化降解被阻碍。在模仿患者的情况下，即共转染野生型和突变型A20，作者检测到中量的NEMO去泛素化。与细胞转染试验相一致的是，患者外周单个核细胞和纤维细胞也显示了A20突变导致K63去泛素化活性缺陷。

 

在HA20患者中，研究结果显示过量表达的NF-κB下游免疫因子如IL-1B、IL-6、IL-17、TNF、IFNγ等。因此作者测量了48个细胞因子在血清和刺激外周单核细胞的表达。结果显示患者血清中TNF、IP-10、IL-17、IL-9、IFNγ、IL-6有显著提高；而刺激外周单个核细胞中IL-1B、TNF、IP-10、IL-17、IL-9、1L-18有显著提高。

 

动物试验也暗示了A20有可能是NLRP3炎症小体的负调控因子。与动物试验一致的是，患者细胞的NLRP3炎症小体活性增加，进而导致IL-1B表达增加。而NLRP3炎症小体活性可以被抑制剂抑制。作者选取了IL-1B抑制剂阿那白滞素，发现随着剂量增加，免疫因子表达降低。

 

作者采用外显子组测序、桑格测序和靶向测序等多种方法，得出TNFAIP3突变引发白塞症疾病范围内的早发自身免疫病的结论。高度渗透和显性遗传的截短突变导致A20单倍剂量不足。作者把这种疾病称为HA20。A20表达量降低会导致TNFR1信号复合体靶向蛋白的K63去泛素化降低。而患者细胞的NF-KB信号增加和NF-KB下游促炎细胞因子如IL-1B、TNF和IL-6表达量的增加。这个发现为自身免疫病药物研发提供了新的方向。

 

问与答

1.      您是否认为HA20患者的症状没有A20基因敲除小鼠动物模型的症状严重？

您所提到的A20基因敲除老鼠是完全基因敲除，而我们的患者是A20单倍剂量不足。我们不能直接用动物模型和人类疾病模型相比较。而且我们也有症状温和的基因敲除老鼠。