2022年7月21日,发表于Nature 的《Organizing structural principles of the IL-17 ligand–receptor axis》一文指出IL-17RA作为IL-17配体的直接受体或共受体介导IL-17家族在膜上的信号传导,这为针对IL-17家族的拮抗剂和激动剂治疗的发展蓝图描绘了点睛之笔。
IL-17家族“户口”大盘点
白细胞介素17(IL-17)是由活化的T细胞分泌的促炎细胞因子,在免疫系统中发挥多种调节功能,一方面,IL-17对屏障组织稳态至关重要,另一方面,它又是各种自身免疫紊乱的驱动因素。细胞因子IL-17家族由六个成员组成:IL-17A-F,它们与五种受体IL-17RA-E结合表现出不同的结合特异性,其中IL-17A是该家族的元老级成员, 于1993 年首次被科研人员发现。IL-17信号通路在不同的组织中起作用,如关节软骨、骨骼、半月板、脑、造血组织、肾、肺、皮肤和肠道等。
IL-17及其受体家族
IL-17及其“Wifi”信号
IL-17主要通过两种途径诱导基因转录或上调炎症基因表达,其中许多调节因子(激活剂和抑制剂)在控制IL-17靶基因的表达中发挥非冗余作用,IL-17与IL-17R结合后,其下游信号传导可以在激活剂和抑制剂的作用下放大或抑制,施展“WiFi”功能。
“WiFi”信号放大
IL-17信号传导始于IL-17配体与其受体IL-17R的结合,配体结合后,Act1(一种IκB激酶和应激激活蛋白激酶(CIKS)的连接分子)被激活,并通过不同的TRAF蛋白运行多个独立的信号通路。其中,TRAF6的激活导致NF-kB、C/EBP b、C/EBP d和MAPK通路的触发。IL-17R–Act1复合物还通过TRAF4与MEKK3和MEK5结合,导致ERK5的激活。虽然TRAF6和TRAF4介导的IL-17信号传导导致炎症基因的转录,但通过Act1–TRAF2–TRAF5复合物的信号传导可以控制IL-17靶基因mRNA的稳定性。
IL-17信号转导的正反馈调节
“WiFi”信号屏蔽
尽管IL-17与其他炎症刺激相比是一种适度的信号激活剂,但它与其他炎症信号协同作用的能力使其成为重要的炎症效应器。系统不受控制的加速或制动故障都会导致持续性炎症,导致组织损伤和/或自身免疫性疾病。核糖核酸内切酶MCPIP1(MCP-1诱导的蛋白1,也称为重组酶-1)通过降解编码IL-17依赖基因,负调控IL-17信号通路。
IL-17信号转导的负反馈调节
综上,了解激活剂及抑制剂的作用机制可以为设计IL-17介导的信号传导和炎症的新型治疗干预措施提供策略。同时,在生物学上必须保持IL-17信号的致病和保护之间的平衡。
IL-17与疾病的关联
IL-17信号传导的结果是有益的还是有害的,不仅取决于产生的IL-17的数量,还取决于IL-17信号在体内的接收方式,以及IL-17信号如何在反应细胞内被传递。自身免疫性疾病和癌症通常与IL-17家族细胞因子的异常表达或靶细胞对这些细胞因子的不当反应有关。
IL-17的保护性和病理性功能
IL-17与炎症
银屑病被认为是IL-17驱动的疾病,在健康皮肤中,IL-17A的存在有利于促进上皮屏障保护,抵抗真菌和细菌,并促进组织修复和伤口愈合。此外,IL-17A和IL-17F还可以与TNF-α协同增加炎症介质的产生。IL-17A和TNF-α协同参与了类风湿性关节炎(RA)的发病机制。IL-17A和TNF-α通过从成纤维细胞样滑膜细胞释放的IL-6和IL-8促进炎症进展。炎症性肠病(IBD)是另一种涉及IL-17家族的自身免疫性疾病。IBD中,IL-17A、IL-17C和IL-17F均过表达。
IL-17与癌症
IL-17细胞因子家族与多种癌症相关如:乳腺癌、结直肠癌、肺癌、前列腺癌、宫颈癌、卵巢癌、膀胱癌和皮肤癌等。IL-17A、IL-17B、IL-17C以及IL-17F已被证明可促进肿瘤发展,IL-17家族的肿瘤促进作用具有共同的机制特征,例如促进髓系细胞浸润、增强癌细胞存活和生长以及抑制抗癌免疫反应。总之,肿瘤劫持IL-17信号会导致促肿瘤炎症环境,有利于肿瘤生长并阻碍肿瘤破坏。
IL-17与代谢紊乱
IL-17细胞因子家族参与并影响代谢过程:在小鼠模型中,IL-17A负调节脂肪生成和葡萄糖代谢;在人骨髓间充质干细胞(hBM-MSC)中,IL-17A增加了IL-17RC的表达,抑制细胞分化;在分化的脂肪细胞中,IL-17A通过阻止葡萄糖摄取来抑制脂肪组织积累;在完全分化的脂肪细胞中,IL-17A降低过氧化物酶体增殖物激活受体γ(PPARγ)和脂肪酸结合蛋白4(FABP4)的转录活性,增加脂肪分解,刺激IL-6、TNF-α和IL-8的产生,并上调COX2基因表达,从而增加PGE2水平。
IL-17未来的疾病探索方向
IL-17/IL-17R通路中所有目前许可的治疗药物都是单克隆抗体,并且与副作用相关如:用secukinumab或brodalumab治疗的IBD患者的肠道炎症增强,用brodalum治疗的一些银屑病患者自杀想法增加等。由于IL-17在保护性免疫和破坏性炎症中的双重作用,另一种更有针对性的方法可能是利用宿主的天然免疫调节机制,选择性地抑制IL-17对自身抗原或特定疾病组织的反应。未来可探索靶向IL-17途径的疾病还有:孤独症谱系障碍(ASD)、帕金森病(PD)、动脉粥样硬化、败血症、流感病毒相关炎症、基质性角膜炎、寄生虫感染等。可以预见,IL-17家族势会突出重围!
IL-17相关通路疾病探索方向
为支持IL-17家族的靶向药物研究,ACROBiosystems百普赛斯开发了一系列高质量IL-17/IL-17R靶点蛋白,覆盖多种属和多标签类型,高生物活性经ELISA、BLI、SPR等验证,适用于抗体药物发现、筛选、表征及质检放行。
★ 生物活性经ELISA验证
Immobilized Human IL17A, Tag Free (Cat. No. ILA-H5219) at 0.5 μg/mL (100 μL/well) can bind Human IL-17 RA, His Tag (Cat. No. ILA-H5222) with a linear range of 8-125 ng/mL (QC tested).
★ 亲和力经BLI验证
Loaded Biotinylated Human IL17A, His,Avitag (Cat. No. ILA-H82Q1) on SA Biosensor, can bind Human IL-17 RA, His Tag (Cat. No. ILA-H5222) with an affinity constant of 18.8 nM as determined in BLI assay (ForteBio Octet Red96e).
★ 亲和力经SPR验证
Human IL17RA & IL17RC Protein, Fc Tag&Fc Tag (Cat. No. ILC-H5257) captured on CM5 chip via anti-human IgG Fc antibody can bind Human IL-17A&IL-17F Heterodimer Protein, Twin Strep&His Tag (Cat. No. ILF-H52W6) with an affinity constant of 50.8 pM as determined in a SPR assay (Biacore 8K).
参考文献
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