Nature: NEK7--炎症小体信号通路新发现的关键蛋白

　　2016年2月24日讯 炎症小体（inflammasome）是能够激活炎性caspase蛋白激酶的胞内蛋白复合体，它对于机体炎症的发生与控制具有重要的调节作用。至今为止，已经有4类炎症小体被发现：NLRP1、NLRP3、NLRC4以及AIM2。

　　NLRP3发生突变能够引发许多炎性疾病，包括冷吡啉相关周期性综合征（CAPS）。目前已经知道钾离子的外流对于NLRP3的外流具有重要的作用，但NLRP3是如何相应钾离子外流的，目前仍不清楚。为了解释这一问题，来自密歇根大学医学院的Gabriel Nú？ez研究组致力于寻找能够与NLRP3发生相互作用的其它蛋白。他们的最近研究成果发表在最近一期的《Nature》杂志上。

　　首先，他们通过液相色谱-质谱的手段鉴定出了一类叫做NIMA-related kinase 7（NEK7）的蛋白激酶，通过体外过表达Pull-Down以及免疫共沉淀的手段，作者也证明了在巨噬细胞受到LPS+ATP的刺激下能够引发NEK7与NLRP3的相互结合。

　　进一步，为了寻找相类蛋白相互作用的位点，作者利用HEK293T细胞，并通过转入外源性的野生NLRP3以及突变体NLRP3，最终利用Pull-Down的方法检测是否会发生相互作用。结果显示：在HEK293T细胞中，野生NLRP3（即全长）能够与NEK7发生相互作用，缺失了Pyrin结构域的NLRP3突变体也能够发生相互作用，而缺失了LRR结构域的突变体则不能够与NEK7发生相互作用；此外，单独的LRR也无法与NEK7发生相互作用。这些结果说明NLRP3蛋白中的LRR以及NOD结构域对于两者的相互作用具有关键作用。同理，作者向HEK293T细胞中转入野生型与突变体NEK7，发现起到关键作用的是位于中部33-212的一段氨基酸序列。有意思的是，通过之前的研究，作者将NEK7具有酶活性的几个位点氨基酸（均在33-212之间）进行了突变，发现这些突变并不会影响其与NLRP3的正常结合。这说明两者的相互作用不依赖于NEK7的酶活。

　　由于纯合的NEK7-/- 小鼠是致死的，因此作者不能够通过常规的手段拿到NEK-/-小鼠。因此，作者利用辐照的方法将小鼠体内淋巴细胞杀死，并通过胎鼠肝细胞移植的技术构建了嵌合体。此时，根据移植进入的细胞的表型（野生，杂合，纯合突变），便能够从手体小鼠中达到野生型或者NEK7-/- BMDM。在此基础上，作者对拿到的BMDM进行不同类型的刺激。结果显示，ATP，Nigericin，Gramcidin（三者均能特异性激活NLRP3）三者的刺激能够引发caspase1的切割以及IL-1b的释放，NEK7-/-BMDM在以上刺激发生后caspase1的切割或者IL-1b的释放则受到了抑制。与此不同，Poly（dA:dT）（特异性激活AIM2）以及salmonella（特异性激活NLRC4）的刺激则均能引发野生型BMDM以及突变体BMDM中caspase1的切割以及IL1b的释放。除此之外，作者还利用shRNA的手段证明了上述现象（实验过程基本一致）。以上结果说明Nek7的缺失能够特异性阻断NLRP3炎症小体的激活。

　　接下来，作者研究了NEK7是否参与了炎症小体蛋白复合体的聚集过程。首先，作者通过胞内染色免疫荧光的实验方法比较了野生型BMDM以及突变体BMDM在刺激前后细胞内部ASC聚集的情况。结果显示：在ATP，Nigericin刺激下，野生型BMDM内部出现明显的ASC聚合体，而突变体BMDM中则没有这一现象。与此不同，Poly（dA：dT）以及salmonella的刺激则均会引起ASC聚合体的产生。除此之外，作者通过交联与生化分析手段验证了上述ASC聚合体的形成区别。之后，作者还利用交联生化检测手段证明NLRP3以及NEK7本身的聚集也会受到NEK7与NLRP3的相互影响。此外，作者发现NLRP3与NEK7的相互作用还受到胞外钾离子浓度的影响，即胞外钾离子浓度高于50mM时，两者的相互作用就会消失。

　　最后，作者利用小鼠嵌合体进行体内LPS刺激，通过检测IL-1b等细胞因子的释放，证明了NEK7的缺失能够抑制NLRP3炎症小体的激活以及IL-1b的释放。

　　综上，作者利用丰富的生化与体内实验证明了NEK7是参与了NLRP3炎症小体形成与激活的关键蛋白。

　　除上述文章外，诺贝尔奖得主，西南医学中心免疫学教授Bruce Beutler先生在《nature immunology》杂志上也发表文章揭示了NEK7参与了NLRP3炎症小体激活以及细胞有丝分裂过程，从而加深了该发现的可信度。