通过NEMO在免疫和神经系统中传输信号

在细胞内传输信号需要各种事件的级联。这些包括蛋白质的几种修饰，以打开或关闭它们的功能。为了确保快速的信号传输，信号蛋白在细胞中的特定位点短暂积累，在那里它们可以形成生物分子凝聚物。

由波鸿鲁尔大学分子细胞生物学系主任KonstanzeWinklhofer教授领导的研究小组观察到信号蛋白NEMO也形成凝聚物并确定其潜在机制。这些发现对于理解免疫和神经系统中的信号传导过程至关重要。研究人员在31年2023月<>日的《生命科学联盟》杂志上报告了这一发现。

打开和关闭蛋白质

许多细胞过程是由配体(例如激素，神经递质或细胞因子)与细胞膜中的特定受体结合而启动的。“信号转导必须以空间和时间的方式严格调节，以便一方面触发适当的细胞反应，另一方面避免过度反应，”KonstanzeWinklhofer解释说。调节可以通过暂时修饰蛋白质来实现，例如通过连接磷酸基团或小泛素蛋白链来实现。

为了促进快速调节，调节其活性的信号分子和酶可以积聚在所谓的生物分子冷凝物中。“将其视为这些分子在细胞特定部位的暂时积累，”KonstanzeWinklhofer说。这种分子的积累类似于没有膜形式的外部屏障的液滴。

NEMO需要泛素链

KonstanzeWinklhofer的研究小组已经表明，这种生物分子凝聚物是在转录因子NF-κB的激活过程中形成的。该转录因子被各种信号通路激活，例如由细胞因子白细胞介素-1(IL-1)和肿瘤坏死因子(TNF)或神经系统中的许多神经营养因子诱导的先天免疫应答。

蛋白质NEMO(NF-κB必需调节剂)在NF-κB的激活中起核心作用。各种NF-κB激活刺激触发泛素分子链的形成。NEMO与这些链结合，改变其构象，从而激活信号转导所需的某些酶。

KonstanzeWinklhofer和她的团队发现，NEMO只有在与泛素链相互作用时才能形成生物分子凝聚物。如果NEMO与泛素链的结合受到NEMO基因突变的损害，则不会形成凝聚物并且NF-κB不会被激活。

致病突变抑制NEMO的功能

“我们已经确定了位于X染色体上的NEMO基因突变，该突变抑制了NEMO与泛素链结合的能力，”KonstanzeWinklhofer说。因此，NEMO无法促进信号传输。NEMO突变体与一种称为色素失禁的疾病有关。本病的临床表现包括皮肤异常和神经系统症状。在男性患者中，这种疾病通常是致命的，因为他们只有一条X染色体。

“细胞模型中这种NEMO突变体的表征对我们理解NF-κB激活所涉及的信号传导过程做出了重大贡献，”KonstanzeWinklhofer说。“我们目前正在研究NEMO在神经元和免疫细胞中的特定功能及其在介导神经和免疫系统之间串扰中的可能作用。