Toll样受体信号传导机制研究进展
作者：车德才 李水仙 赵中夫
【关键词】 Toll样受体 信号传导 接头蛋白 TIR 调控
Toll受体一词来自对果蝇的研究。后来在哺乳动物也发现有与Toll受体同源的受体分子，并将其称为Toll样受体（Toll like receptor, TLR）。TLRs 是广泛分布在免疫细胞尤其非特异免疫细胞以及某些体细胞表面的一类模式识别受体（pattern recognition receptor, PRR）,它们可以直接识别结合某些病原体或其产物所共有的高度保守的特定分子结构，即病原相关分子模式（pathogen associated molecular pattern,PAMP）。目前已知，人类TLRs家族成员有10个， TLRs识别的配基各不相同，TLR2需与TLR1或TLR6共同识别细菌肽聚糖、磷壁酸，细菌和支原体的脂蛋白、脂肽，酵母菌的酵母多糖；TLR3识别病毒双链RNA、聚肌胞(polyI:C)；TLR4需CD14参与识别细菌的脂多糖；TLR5识别细菌的鞭毛蛋白；TLR7和TLR8识别病毒单链RNA、聚尿苷酸（polyU）、某些抗病毒化合物；TLR9识别细菌非甲基化的CpG序列；TLR10的配基仍不清楚。随着TLRs家族新成员在其他哺乳动物的不断发现，人类TLRs家族也可能有新成员被鉴定。
1 TLRs信号传导中的接头蛋白
TLRs家族分子结构中与信号传导密切相关的是其胞浆段与Toll及IL-1R同源的TIR(Toll/IL-1 receptor homologous region, TIR)结构域。TLRs结合配基后，其TIR结构域发生构象改变，招募存在于胞浆内的也含有TIR结构域的接头蛋白分子，此举对TLRs信号传递至关重要。目前，含TIR结构域的接头蛋白分子家族已发现有五个成员，分别是：MyD88(myeloid differentiation primary response protein 88)；Mal(MyD88-adaptor-like)，也称TIRAP(TIR domain-containing adaptor protein)；TRIF(TIR domain-containing adaptor inducing IFNβ)，也称TICAM-1( TIR domain-containing adaptor molecule-1)；TRAM(trif-related adaptor molecule )，也称TICAM-2( TIR domain-containing adaptor molecule-2)；SARM(sterile α and HEAT-Armadillo motifs)［１］。不同的TLRs家族成员使用的接头蛋白分子不尽相同，其信号传导机制也就不完全一致，导致了其生物学效应也存在差异。
2. TLRs信号传导的MyD88依赖机制
众所周知，含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第一个被鉴定的是MyD88。对依赖 MyD88的信号传导机制研究已较为成熟，各类多有涉及，在此简要叙述。TLRs与相应配体识别并结合后，TLRs的分子结构发生构象改变，通过其胞浆段TIR结构域与MyD88 C端的TIR结构域相互作用，再利用MyD88 N端的死亡结构域（DD）招募胞浆中也含有死亡结构域的IL-1受体相关激酶(IL-1 receptor-associated kinase, IRAK)，主要是IRAK4和IRAK1，同时也招募TNF受体相关因子6（TNF receptor-associated factor 6，TRAF6），IRAK4磷酸化IRAK1，磷酸化的IRAK1激活TRAF6，之后通过后续的下游信号级联途径，活化特定的转录因子，最终启动靶基因的表达，主要是细胞因子基因，介导炎症反应。需要指出的是：与MyD88偶联的下游信号途径由于TLRs不同而有所区别。如TLR4主要利用MAPK家族的JNK和P38 MAPK以及NF-κB信号级联途径，分别通过转录因子AP-1和NF-κB启动靶基因的表达，MyD88依赖机制主要诱导的是致炎细胞因子，如IL-1、IL-6、IL-8、IL-12和TNF-α等基因的表达［２］。
曾经认为：MyD88依赖机制是所有TLRs家族成员共有的信号传导机制。近年研究结果表明：TLR3的TIR结构域不能招募MyD88，也就是说TLR3不能直接利用MyD88依赖机制进行信号传导，但TLR3的激活可以诱导产生IL-18，而IL-18可以启动MyD88依赖机制，从而使得TLR3能够间接利用MyD88依赖机制进行信号传导［１］。
含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第二个被鉴定的是Mal。研究表明，Mal经由蛋白酪氨酸激酶Btk磷酸化后，参与TLR2和TLR4信号传导的MyD88依赖机制［２，3］。
作为转录因子的干扰素调节因子（IFN regulatory factors, IRFs）家族共有9个成员。已有研究表明，IRF-5和IRF-7均可参与MyD88依赖机制，通过与MyD88相互作用，分别诱导致炎细胞因子和IFN-α的产生［４，５］。
3 TLRs信号传导的MyD88非依赖机制
最近研究发现多个接头分子能够顺利完成TLRs的信号传递而不依赖MyD88，即MyD88非依赖机制。此类接头分子与受体间具有相对的特异性，诱导产生的细胞因子主要是IFN-β。
含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第三个被鉴定的是TRIF。研究表明，TRIF参与TLR3和TLR4信号传导的MyD88非依赖机制，通过激活转录因子—干扰素调节因子家族成员IRF-3诱导IFN-β的产生。同时也参与TLR4介导的致炎细胞因子的诱导产生［６］。
含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第四个被鉴定的是TRAM。研究表明，TRAM参与TLR4信号传导的MyD88非依赖机制，诱导IFN-β的产生［７］。
含TIR结构域的接头蛋白分子家族中第五个被鉴定的是SARM。它参与TLRs信号传导的机制尚不清楚［１］。
4 TLRs信号传导的负调控机制
研究发现，MyD88存在一种剪切突变体—MyD88s(short form of MyD88)。MyD88s缺乏MyD88分子中隔离DD和TIR结构域的中间结构域，导致MyD88s不能招募IRAK4，因此不能使IRAK1磷酸化，转录因子NF-κB也就不能激活［８］。研究还发现，IRAK1也存在一种剪切突变体—IRAK1c，此突变体缺乏IRAK基因外显子11所编码的区域，IRAK1c不能被IRAK4磷酸化，缺乏激酶活性，对TLRs信号传导起负调控作用［９］。IRAK家族成员之一IRAK-M对TLRs信号传导也起负调控作用［２］。另有研究发现，TRAF4可通过与TRAF6和TRIF相互作用，抑制TLRs的信号传导［１０］。
Tollip(Toll-interacting protein)可以抑制TLRs激活后的IRAK活性，对TLRs介导的细胞活化发挥负调控作用［11］。
SIGIRR(single immunoglobulin IL-1R-related molecule)缺陷小鼠的研究表明，注射IL-1后缺陷小鼠趋化性细胞因子表达增强，炎症反应加剧；注射内毒素的致死剂量减低。说明SIGIRR是TLR/IL-1R信号传导的负调控因子［１２］。
ST2是Th2细胞产生的一个效应分子，可以增强Th2细胞应答，有膜结合型（T1/ST2）和分泌型（sST2）两种存在形式。有研究表明，膜结合型ST2可与MyD88和Mal分子结合，达到负调控IL-1R/TLR4信号传导的作用［１３］。
SOCS(suppressor of cytokine signaling)是细胞因子诱导产生的负调控细胞因子信号传导的一类蛋白质。哺乳动物SOCS家族包括8个成员，即CIS(cytokine-induced SH2 containing protein)和SOCS1-SOCS7。研究发现，SOCS1可以和TLR2/TLR4信号传导中磷酸化的Mal结合，导致Mal泛素化，形成多聚泛素链，最终降解Mal，抑制TLRs的信号传导［１４］。
PPAR-γ(peroxisome proliferator-activated receptor γ)的激活可以通过MAPK以及NF-κB信号途径的抑制，负调控TLRs的信号传导［１５］。
最近的一项研究显示：干扰素调节因子(IRF)家族成员IRF-4可与IRF-5竞争结合MyD88，起到负调控TLRs信号传导的作用。体外研究证实，IRF-4缺陷小鼠来源的巨噬细胞，对TLRs依赖的致炎细胞因子的产生明显增强；体内研究证实，IRF-4缺陷小鼠对非甲基化CpG DNA诱导的休克显示高敏感性，同时体内致炎细胞因子产生增多［１６］。
TLRS的信号传导机制及负调控机制精细且复杂，相信随着此领域的不断探索与发现，与其有关的感染性炎症反应或非感染性炎症反应以及相关疾病的防治研究也将有进一步的拓展。
【】
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