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有效的吞噬作用由两个过程组成,颗粒的摄取和吞噬体的成熟。外来颗粒被细胞膜表面相关受体识别后,包裹内陷进入细胞形成吞噬体,新形成的吞噬体在经历一系列与细胞内膜系统之间融合、分裂、物质交换的成熟过程后,形成具有强抗微生物特性的吞噬溶酶体。
Rab蛋白作为囊泡运输的分子开关,与其上游调控因子和下游特定的效应子相互作用,在囊泡的形成、转运、粘附、锚定、融合等过程中起重要作用,一系列Rab效应蛋白已被发现参与细胞胞吞噬途径。本实验室前期研究表明,Rab6蛋白在无脊椎节肢动物抗病毒吞噬免疫中起重要作用。本研究以小鼠巨噬细胞株RAW264.7为试验对象,探究Rab6蛋白在哺乳动物细胞吞噬免疫中的作用。
在小鼠巨噬细胞RAW264.7中,利用RNA干扰技术敲低Rab6基因的表达后,采用灭活的FITC标记的大肠杆菌进行吞噬活性的检测,结果发现细胞的吞噬百分率无明显变化,而对已吞噬细菌的处理降解能力减弱;采用pHrodoTM标记大肠杆菌进行吞噬试验以及荧光共聚焦显微镜观察FITC标记的大肠杆菌与溶酶体共定位,结果表明抑制Rab6基因表达,显著影响吞噬小体的成熟酸化。转染siRNA位点同义突变的Rab6表达质粒使Rab6基因上调表达,结果发现随着Rab6的转录和翻译水平显著升高,pHrodoTM标记大肠杆菌吞噬试验的平均荧光强度和溶酶体共定位均增强。Rab6拯救试验结果显示,Rab6在吞噬小体的成熟酸化过程中起重要作用。以上结果表明,Rab6蛋白参与调控巨噬细胞RAW264.7吞噬小体成熟过程。
通过转染特异性siRNA分别降低细胞内Rab5、Rab6和Rab7的表达,检测pHrodoTM标记大肠杆菌吞噬情况。结果显示抑制Rab6基因表达时,细胞吞噬活性与抑制Rab7基因表达后的细胞吞噬活性相似,而与抑制Rab5基因表达后的细胞吞噬活性明显不同,这表明Rab6对吞噬小体的作用时期可能与Rab7类似,即参与调控吞噬小体成熟中后期。通过活细胞实时观测,发现吞噬发生后Rab6从高尔基体向含大肠杆菌的吞噬小体聚集,表明Rab6极有可能参与高尔基体和吞噬小体之间的物质运输,从而参与调控吞噬小体的成熟过程。
BICD1是Rab6最普遍的效应蛋白之一,结果表明抑制BICD1表达对细胞吞噬过程的影响表现出与抑制Rab6表达相一致的现象,说明BICD1蛋白参与吞噬小体成熟过程,且极有可能与Rab6蛋白共同行使同一功能。Rab6与BICD1相互作用,介导高尔基体与吞噬小体之间的囊泡沿微管进行转运,这一过程中相关物质的运输可能有助于吞噬小体的成熟。同时敲低Rab6和BICD1的表达,不仅显著影响RAW264.7的吞噬能力,还较单独敲低Rab6或BICD1更显著地抑制吞噬小体成熟酸化过程,暗示细胞内存在复杂精细的机制来维持细胞的内膜系统的平衡,细胞内膜系统对保证吞噬作用的顺利进行起重要作用,这为深入理解吞噬过程,完善细胞先天性免疫理论体系提供了思路。