Foxp3 主要通过磷酸化、O - 糖基化(O-GlcNAcylation)、乙酰化、泛素化和甲基化五种翻译后修饰调控活性,这些修饰通过影响 Foxp3 的稳定性、核定位、二聚化或 DNA 结合能力,最终决定 Treg 的免疫抑制功能,且部分修饰已关联自身免疫病和癌症的发病机制。
10.3389/fimmu.2023.12807411. 磷酸化(Phosphorylation)
磷酸化是 Foxp3 活性调控的核心方式,存在正向和负向调控,依赖特定激酶(磷酸化)和磷酸酶(去磷酸化),修饰位点主要集中在 N 端和叉头结构域(FKH)。
- 关键分子与位点
- 正向调控:TCR 激活后,NLK 激酶磷酸化 Foxp3 的 S19/S156 等 7 个位点,减少其与 E3 泛素连接酶 STUB1 的结合,增强 Foxp3 稳定性;FOXP3 C 端 FKH 结构域的Ser-418 磷酸化可增强 Treg 抑制功能,而 TNF-α 会诱导 PP1 磷酸酶去磷酸化 Ser-418,导致类风湿关节炎中 Treg 功能受损。
- 负向调控:CDK2 激酶磷酸化 Foxp3 的 Ser-19 和 Thr-175,降低其稳定性和转录活性;Pim-1 激酶磷酸化 Ser-422(FKH 域)、Pim-2 激酶磷酸化 N 端多位点,均抑制 Foxp3 活性,Pim-1 抑制剂(如天然黄酮 Kaempferol)可恢复 Treg 功能。
- 对 Treg 的影响通过磷酸化位点和激酶的差异,动态平衡 Treg 的抑制能力,适应炎症或免疫稳态需求。
2. O - 糖基化(O-GlcNAcylation)
由 O - 连接的 N - 乙酰葡糖胺转移酶(OGT)催化,O - 糖基化酶(OGA)反向去除,是维持 Foxp3 稳定性的关键修饰。
- 关键机制
- OGT 介导 Foxp3 的 Ser/Thr 位点(如小鼠的 S33/T38 等)发生 O-GlcNAcylation,可拮抗泛素化介导的降解,增强 Foxp3 蛋白稳定性。
- Treg 中条件性敲除 OGT 会导致小鼠致命性自身免疫病,证明该修饰对 Treg 功能的必要性。
- 对 Treg 的影响正向调控 Treg lineage 稳定性,防止 Foxp3 降解,维持免疫耐受。
3. 乙酰化(Acetylation)
由组蛋白乙酰转移酶(HATs)催化,组蛋白去乙酰化酶(HDACs)反向调控,通过影响 Foxp3 的稳定性和二聚化能力发挥作用,存在 “激活 - 抑制” 双向调控。
- 关键分子与位点
- 正向调控:p300(HAT 家族)乙酰化 Foxp3 的 K31/K263/K268,抑制其蛋白酶体降解;TIP60(MYST 家族 HAT)与 Foxp3 形成复合物,增强其转录活性,TIP60 缺失会导致严重自身免疫病。
- 负向调控:SIRT1(III 类 HDAC)去乙酰化 Foxp3,降低其稳定性;p300 乙酰化 Foxp3 的 K250/K252(亮氨酸拉链域),会破坏同源二聚体的静电相互作用(如 Q234-E248 氢键),松弛二聚体结构,抑制 Treg 功能。
- HDAC 抑制剂(如 TSA、SAHA)可通过增强 Foxp3 乙酰化,提升 Treg 抑制活性,延长移植器官存活。
- 对 Treg 的影响通过乙酰化位点的差异,协调 Foxp3 的 “稳定 - 二聚化” 平衡,调控 Treg 在免疫耐受和炎症中的功能。
4. 泛素化(Ubiquitylation)
根据泛素链连接方式分为降解型(K48 连接) 和非降解型(K63 连接) ,分别负向和正向调控 Foxp3 功能,去泛素化酶(DUBs)可反向调控该过程。
- 关键分子与功能
- 降解型(负调控):E3 泛素连接酶 STUB1(Hsp70 依赖)介导 Foxp3 的 K48 泛素化,促进其蛋白酶体降解;炎症因子(如 LPS)或药物(如西咪替丁)可激活 STUB1,抑制 Treg 功能。
- 非降解型(正向调控):TRAF6 介导 Foxp3 的 K63 泛素化(K262 位点),促进其核定位和转录活性;E3 连接酶 RNF31 催化 “非典型泛素化”,增强 Foxp3 稳定性。
- 去泛素化(正向调控):USP7、USP21 等 DUBs 去除 Foxp3 的泛素链,维持其蛋白水平,USP7 缺失会降低 Treg 抑制能力,加剧结肠炎。
- 对 Treg 的影响通过泛素化类型的切换,响应炎症或肿瘤微环境,调控 Foxp3 的 “降解 - 保留” 平衡,影响 Treg 的免疫抑制或抗肿瘤免疫。
5. 甲基化(Methylation)
主要由蛋白精氨酸甲基转移酶(PRMT)家族催化,通过修饰 Foxp3 的精氨酸残基,正向调控 Treg 功能,与肿瘤免疫密切相关。
- 关键分子与位点
- PRMT5(II 类 PRMT):与 MEP50 形成复合物,对称甲基化 Foxp3 的 R51,维持 Treg 抑制活性;Treg 中敲除 PRMT5 导致小鼠类似 “湿疹 - 血小板减少 - 免疫缺陷综合征(IPEX)” 的自身免疫病,PRMT5 抑制剂(如 SAM 竞争性抑制剂 DS437)可降低 Treg 功能,增强抗肿瘤免疫。
- PRMT1(I 类 PRMT):不对称甲基化 Foxp3 的 R48/R51,增强其转录活性,PRMT1/6 抑制剂(如 MS023)可削弱 Treg 功能。
- 对 Treg 的影响通过精氨酸甲基化,稳定 Foxp3 的功能构象,是 Treg 维持免疫抑制活性的必需修饰,其抑制剂为肿瘤免疫治疗提供靶点。
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