TNIP1在人自身免疫疾病中的功能及作用机制

顾桓++++++王文学++++++李晓岚++++++李梅章

[摘要]肿瘤坏死因子诱导蛋白3相互作用蛋白1（TNIP1），又称A20结合抑制NF-κB激活因子（ABIN1）。TNIP1既能结合抑制跨膜受体如TNF-αR、EGFR和TOLL样受体，又能结合抑制核受体如PPAR、RAR。现在，TNIP1的研究主要集中于TNIP1在炎症和自身免疫疾病如银屑病、系统性红斑狼疮和类风湿性关节炎等疾病中的作用机制研究，本文综述TNIP1在人自身免疫疾病中的功能、作用机制及研究进展。

[关键词]TNIP1；A20；TNFα；NF-κB；自身免疫疾病

[中图分类号] R392 [文献标识码] A [文章编号] 1674-4721（2017）03（c）-0018-05

[Abstract]TNFAIP-interacting protein 1 （TNIP1） also called A20-binding inhibitor of NF-κB ctivation （ABIN1），and TNIP1 can combine and inhibit transmembrane receptors，such as TNF-αR，EGFR and TOLL sample receptor，and it can combine and inhibit nuclear receptor，such as PPAR and RAR.Current studies mainly focus on function and molecular pathways of TNIP1 on inflammation and autoimmune diseases，such as psoriasis vulgaris，rheumatoid arthritis and systemic lupus erythematosus.This view summarized recent studies following the function and mechanism of TNIP1 in human autoimmune diseases.

[Key words]TNIP1；A20；TNFα；NF-κB；Autoimmune disease

自身免疫的疾病（autoimmune disease）是指自身組织或器官与自身的抗原发生应答反应造成自身器官或组织的损害，如银屑病（psoriasis vulgaris）、系统性红斑狼疮（systemic lupus erythematosus，SLE）和类风湿性关节炎（rheumatoid arthritis，RA）等许多疾病相继被列为自身免疫性疾病。研究发现，在T细胞中肿瘤坏死因子诱导蛋白3相互作用蛋白1（TNFAIP3-interacting protein 1，TNIP1）与其细胞表面CD4的抗原增加及其相关信号的转导有密切联系，这表明TNIP1基因可能与多种自身免疫疾病的发病有关，本文将对TNIP1 基因在三种自身免疫疾病中的作用机制及相关研究结果进行综述。

1 TNIP1的结构和功能

1.1 TNIP1的结构

人类的TNIP1基因位于染色体5q32-33.1上[1]，由18个外显子组成，其编码序列由2～18号外显子组成并且1号外显子不可译。18号外显子中的选择性剪接结合位点不同。此外，其他的选择性拼接变体已经被确认[2]，TNIP1基因翻译的蛋白质存在两种亚型，分别为ABIN1α和ABIN1β，相对分子量均为72 kDa，两个亚型的蛋白质只在其C端区域有区别[1]。鼠源的TINP1蛋白质同样存在两种形式的亚型，但由于两种亚型的蛋白质起始于不同的甲硫氨酸，因此两者的剪接异构体位于N端而非C端。其相对分子量分别为72 kDa和68 kDa[3]。在其mRNA水平，TNIP1在组织中广泛表达，且在骨骼肌、外周血淋巴细胞和脾脏中表达量较高[4]。研究表明，TNIP1在人体的平衡免疫细胞系（MOLT-4、Jurkat和HL60）中也存在TNIP1 mRNA的表达，且TNIP1在人类的免疫细胞及器官中都有较高的表达，同时TNIP1的多态性与自身免疫及免疫系统紊乱有关。

1.2 TNIP1的功能

TNIP1蛋白的主要功能结构域已经被确定，其包括ABIN homology domains（AHD）和UBAN两个区域。在TNIP的蛋白家族中，其功能结构域的氨基酸序列是高度保守的，被称之为ABIN的同源区域（AHD）1-4，AHD1区域的主要功能是介导TNIP与A20结合。另有研究表明在TNIP蛋白家族中AHD2区域与核因子κB（nuclear factor-kappa B，NF-κB）相关信号通路的重要调控蛋白IKKγ和NEMO的泛素结合域（ubiquitin-binding domain，UDB）的氨基酸序列存在高度保守[5]，并且AHD2区域同样可以与泛素结合，因此把AHD2和NEMO中的UBD统称为UBAN[6]。目前还未见对AHD3和AHD4相关功能的报道。另外所有TNIP蛋白的C末端均含有一个NEMO结合域（NEMO binding domain，NBD），Beyaert的研究表明若失去C末端的NBD结合域的AHD2也无抑制NF-κB的功能[7]。通过UBAN、AHD1和NBD的研究结果表明，TNIP1蛋白具有抑制NF-κB活性的功能。

2 TNIP1对NF-κB反馈调节

2.1两种经典的NF-κB活化信号途径

NF-κB家族包括五个成员形成同源或异源二聚体。不同的NF-κB抑制蛋白与NF-κB结合形成无活性的NF-κB存在于细胞质中，两种NF-κB活化途径已经被确认[8]。许多刺激物如TNFα，激活经典的NF-κB途径，这条途径包含IKKβ（IκB激活酶β）调节的对IκBα的磷酸化。IKKβ是IκB kinases（IKKs）复合物中的一员， IKKs是由IKKα和IKKβ以及调节亚基IKKγ三个亚基组成的复合物， IKKα和IKKβ 都包含相似的结构，且两者具有52 %的同源性。IKKβ在IκBα的激活过程中主要作用是引起IκBα的快速磷酸化和被26S蛋白酶降解[9]，因此释放出NF-κB进入细胞核参与细胞活动。特殊的刺激物如淋巴毒素1活化另一NF-κB途径[10]，这条途径包含IKKα调节的对p100的磷酸化，这使部分的p100降解成为p52和形成Rel/p52二聚体。这些降解产物能激活另一组基因，这条传导通路同样包含NF-κB诱导激酶（NIK），这一激酶反过来作为IKKα的激酶[11]。另外，TNIP1能显著的和蛋白A20结合抑制IκB家族成员的磷酸化，最终沉默因TNF处理的细胞中的NF-κB的激活，同时TNIP1能被TNF或脂多糖 （lipopolysaccharide，LPS）以依赖NF-κB的方式强烈的上调，表明TNIP1起到负反馈调节NF-κB激活的作用[12]。

2.2锌指蛋白A20对NF-κB的负反馈调节

肿瘤坏死因子α诱导蛋白质3 （tumor necrosis factor alpha-induced protein 3，TNFAIP3）又称锌指蛋白A20，是Dixit等在1990年发现的，人类的TNFAIP3中内含一个由2370个核苷组成的开放读码框， 其翻译的的蛋白A20相对分子量90 kDa，由790个氨基酸残基构成。A20有两个功能结构域，分别是N末端区的1～385区域和C末端区386～775区域，其中N末端区是A20蛋白的特征结构域。C末端区域是锌指蛋白区，有7个特征性的Cys-Cys锌指结构[13]。

在TNFα、IL-1、CD40、细菌脂多糖LPS、EB病毒LPM1蛋白人T细胞白血病病毒Tax蛋白等刺激物的作用下都可使细胞内锌指蛋白A20的表达增高，但A20的增高具有NF-κB依赖性。研究发现，其启动子上有两个NF-κB结合位点。在TNFα介导的转录激活过程中，这两个κB结合位点都会与NF-κB结合[14]。而过表达的A20对NF-κB的激活具有负调节作用[15]，在高表达NF-κB的小鼠支气管上皮细胞中转染A20后发现NF-κB的活性明显受到抑制[16]。相反，在对A20缺陷型小鼠的研究中发现，该小鼠对TNFα的刺激非常敏感并伴随有多器官炎症。一系列实验表明A20不但能抑制TNFα所导致的炎症反应和细胞凋亡，还可抑制NF-κB的过度激活[17]。Klinkenberg等[15]的研究发现，A20的C末端386～775区域中的7个锌指结构中只要有4个就可以对NF-κB的活性起到抑制作用，并且对这4个锌指结构并无特殊的要求。近年来，Boone等[16，18]的研究发现A20还具有两种相反的酶活性功能，去泛素化和泛素化（de-ubiquitinationandubiquitination）。研究表明，在NF-κB信号通路中有多种中介物如IκB、TNFR-1、TRAF2、RIP、IKKγ等在受到TNFα刺激后均发生泛素化[19]。Wertz等认为，A20可能是先通过其去泛素化活性使RIP去泛素化，之后通过其锌指结构的泛素化活性再使RIPLys48泛素化，通过泛素化和去泛素化这一过程使RIP降解，从而达到对NF-κB活化的抑制作用[20]。此外还有研究表明，A20还可使TRAF6去泛素化从而达到抑制NF-κB激活作用[21]。

综上所述，锌指蛋白A20通过对NF-κB通路中的RIP、TRAF6去泛素化和泛素化作用，进而负调节NF-κB活性， 抑制NF-κB的激活。而TNFAIP3基因的表达又依赖于NF-κB的激活，这说明A20对NF-κB具有负反馈调节作用。

2.3 TNIP1对NF-κB的负反馈调节

在人体TNIP1广泛表达组织和细胞中，在骨骼肌、外周血淋巴细胞和脾脏中都呈较高表达，而脑中表达量较低。研究显示，类风湿关节炎成纤维滑膜细胞（finroblast-like synovioctes，FLS）受到TNFα刺激后， FLS内的TNIP1表达量明显上调。而通过抑制NF-κB的活性， 细胞中TNIP1表达量也明显地下调，表明在FLS中TNIP1的表达与NF-κB的活性有关[22]。在呼吸道上皮细胞中过表达TNIP1，可有效抑制NF-κB的活化，从而抑制其引起的各种炎症反应[23]。

在TNIP家族中同源序列AHD1和AHD2是高度保守的。IKKγ的C端相关蛋白NRP中都含有TNIP家族中AHD2的同源序列且高度保守，这表明TNIP家族中AHD2的一个重要功能是抑制NF-κB的活性，而突变或失去AHD2区域，即使高表达TNIP1，也不能有效抑制NF-κB[24]。Mauro等的研究显示，ATNIP1与IKKγ/NEMO相结合诱导A20和IKKγ/NEMO作用，使A20对IKKγ去泛素化，进一步抑制NF-κB的激活[25]。进一步研究显示，TNIP1 AHD1区可与A20结合，说明TNIP对NF-κB的抑制作用是与A20共同作用在IKKγ实现的。

3 TNIP1基因在自身免疫疾病中的作用机制

3.1 TNIP1基因在寻常型银屑病中的作用机制

寻常型银屑病也称银屑病（psoriasis vulgaris），是一种常见的因免疫系统紊乱介导的慢性炎症性皮肤病，寻常型银屑病的发病原理是NF-κB的过度激活导致[26]。近年来对寻常型银屑病研究发现TNIP1和TNFAIP3为其发病的易感基因，这两个基因所编码的蛋白质相互结合，通过阻止NF-κB激活和抑制其入核转录的发生，从而抑制炎症反应的发生发展，进而抑制银屑病的病程[26]。研究还发现在高加索人群中TNIP1基因的5q32-q33.1序列与寻常型银屑病的发病有关[27]。通过使用Genome-wide association study（GWAS）研究分析法分析了中国汉族群体中的银屑病患者后发现，其患者体内的TNIP1基因single nucleotide polymorphism（SNP）rs17728338的表达量高于其他TNIP1基因的SNP的表达量[1]，并且通过qPCR技术对寻常型银屑病患者患病皮肤组织、患者正常皮肤组织以及健康志愿者的正常皮肤组织中TNIP1基因的mRNA水平进行检测发现，与健康志愿者的皮肤组织相比患有严重寻常型银屑病患者的患病皮肤组织中TNIP1基因的mRNA表达水平较低，而在早期寻常型银屑病患者的患病皮肤组织和正常皮肤组织中TNIP1基因的mRNA表达水平无明显差异[28]，这表明TNIP1基因的异常表达可能是寻常型银屑病发病原因之一。

3.2 TNIP1基因在SLE中的作用机制

SLE是免疫系统功能紊乱所导致的系统性慢性炎症性疾病。该疾病的发生会导致体内多种器官及系统产生炎症反应，最终对自身造成严重损伤。广泛认为有多种因素与SLE的发病有关，主要是环境因素和遗传因素，其中遗传因素在疾病的发展中扮演着重要角色[29]。研究发现，T细胞表面CD4抗原增加和其信号转导都与TNIP1基因表达有关[30]，ERK（extracellular-signalregulate kinase）家族蛋白在细胞的增殖与分化方面起到重要调节作用，具有抑制细胞凋亡的功能[31]。过表达T细胞中的TNIP1导致T细胞表面CD4抗原分子的增加，从而对ERK蛋白家族的激活起到抑制作用，表明在T、B淋巴细胞的增殖和分化过程中TNIP1起到重要的调节作用，并最终导致SLE的发生[32]。近年来对TNIP1基因SNP位点的研究发现，在与TNIP1相关的所有SNP位点中有七个SNP位点与中国汉族人群SLE的发生及发展高度相关[33]。Kalergis在研究系统性红斑狼疮小鼠模型时发现系统性红斑狼疮小鼠IκB蛋白的表达量明显下调，IκB蛋白对NF-κB的活性具有抑制作用，并且还发现A20和TNIP1蛋白的表达量也出现了明显的降低，并导致核转录因子NF-κB的过度激活，最终导致了SLE 的发生。Kalergis在Fcγ受体缺陷的小鼠模型中，发现多种NF-κB的抑制因子的表达量均有明显的下调。这种小鼠模型中出现SLE病理症状，通过对Fcγ受体缺陷的小鼠使用NF-κB抑制剂可缓减这种症状[28]。与正常人相比，SLE患者的PBMC（peripheral blood mononuclear cell）中，活性NF-κB表達量明显升高。在细胞中异常表达TNIP1可能还影响了受体相互作用蛋白（RIP）的表达，而受体相互作用蛋白在IκB 激酶复合物中起到重要作用，受体相互作用蛋白的存在激活了IKK，而活化的IKK引起IκB降解最终导致NF-κB的活化[18]。

相關研究一致认为，SLE的核心发病机制是B细胞和T细胞紊乱及异常造成的，而TNIP1通过与锌脂蛋白A20结合抑制了NF-κB活性，减少炎症反应的发生，并且T细胞中TNIP1的表达对T细胞表面抗原CD4的表达具有调节作用，因此，在SLE中TNIP1低表达导致了NF-κB的异常活化，最终导致了SLE的发生。

3.3 TNIP1基因在RA中的作用机制

RA是由于巨噬细胞受TNFα的刺激，激活了下游的成纤维滑膜细胞（FLS）产生的大量炎症因子，最终形成一种慢性炎症反应[35]。Gallagher等的研究显示，在类风湿性关节炎患者的滑膜活性检测中TNIP1基因的mRNA呈高水平表达[34]；在RA患者的FLS中促炎因子的活性与TNIP1和TNIP3的表达量成正相关； Hideya lgarashi等的研究发现RA患者的FLS细胞在受到TNFα的刺激后细胞内TNIP1和促炎因子的含量会同时升高。通过凝胶迁移或电泳迁移率实验发现在受到TNFα的刺激后RA患者的FLS中高表达的TNIP1不但抑制了NF-κB的活性，同时促进炎症因子的表达。通过慢病毒使FLS中的TNIP1基因沉默后发现，在TNAα的刺激下炎症因子的表达量不会上升，因此，在RA中TNIP1并没有抑制NF-κB的活性从而对抑制炎症反应的发生，高表达的TNIP1与RA的发生及发展具有密切的关系[34]。

4结语

综上所述，TNIP1蛋白能抑制TNFα诱导的NF-κB活性。在各种自身免疫疾病中均发现TNIP1表达异常，说明其与自身免疫疾病的发生与发展存在密切的相互关系。在缺失TNIP1的小鼠模型中细胞及胚胎都无法存活，说明TNIP1在维持细胞的生长发育和抗凋亡方面扮演着重要的角色。TNIP1的生物学功能是通过调节NF-κB活性实现的，在NF-κB信号途径，TNIP1与蛋白A20结合，使A20对IKKγ进行去泛素化作用进一步阻止IκBα的激活和降解 ，最终抑制活性NF-κB入核。目前针对TNIP1的研究还处于初步阶段，其在自身免疫疾病中的作用机制还不是十分清楚。现阶段的研究表明，TNIP1可能是一种衔接蛋白，拉近A20与RIP /IKKγ的空间距离促进反应的发生。研究 TNIP1 与不同信号途径之间的相互关系，对阐明在自身免疫疾病中TNIP1的分子作用机制及生物学功能具有重要意义，为治疗自身免疫疾病提供了一个新的思路。

5展望

伴随着全新的医疗方法的不断出现和医疗技术的发展以及人类基因组计划（human genome project，HGP）的完成，通过更为细致和完善的研究将使TNIP1基因在各种自身免疫疾病中的功能及作用机制得以阐明，不但为提高治疗效果和控制疾病发展提供帮助，还为治疗自身免疫疾病的药物开发提供了全新的思路，同时为相关疾病的临床治疗、等级评定和预后效果分析等方面也提供了一个理论基础。

[参考文献]

[1]Fukushi M，Dixon J，Kimura T，et al.Identification and cloning of a novel cellular protein Naf1，Nef-associated factor 1，that increases cell surface CD4 expression[J].FEBS Lett，1999，442（1）：83-88.

[2]Nopporn C，Lowela S，Eri T，et al.HIV-1 Vpr abrogates the effect of TSG101 overexpression to support virus release[J].PLoS One，2016，11（9）：e0163100.

[3]Heyninck K，De Valck D，Vanden Berghe W，et al.The zinc finger protein A20 inhibits TNF-induced NF-kappaB-dependent gene expression by interfering with an RIP or TRAF2-mediated transactivation signal and directly binds to a novel NF-kappaB-inhibiting protein ABIN[J].J Cell Biol，1999，145（7）：1471-1482.

[4]G′Sell RT，Gaffney PM，Powell DW.A20-binding inhibitor of NF-κB activation 1 is a physiologic inhibitor of NF-κB：a molecular switch for inflammation and autoimmunity[J].Arthritis Rheumatol，2015，67（9）：2292-2302.

[5]Wagner S，Carpentier I，Rogov V，et al.Ubiquitin binding mediates the NF-kappaB inhibitory potential of ABIN proteins[J].Oncogene，2008，27（26）：3739-3745.

[6]Oshima S，Turer EE，Callahan JA，et al.ABIN-1 is a ubiquitin sensor that restricts cell death and sustains embryonic development[J].Nature，2009，457（7231）：906-909.

[7]Olivier S，Robe P，Bours V，et al.Can NF-kappaB be a target for novel and efficient anti-cancer agents？[J].Biochem Pharmacol，2006，72（9）：1054-1068.

[8]Hcker H，Karin M.Regulation and function of IKK and IKK-related kinases[J].Sci STKE，2006，2006，（357）：re13.

[9]Miggin SM，O′Neill LA.New insights into the regulation of TLR signaling[J].J Leukoc Biol，2006，80（2）：220-226.

[10]Wullaert A，Heyninck K，Janssens S，et al.Ubiquitin：tool and target for intracellular NF-κB inhibitors[J].Trend Immunol，2006，27（11）：533-540.

[11]Tian B，Nowak DE，Jamaluddin M，et al.Identification of direct genomic targets downstream of the nuclear factor-κB transcription factor mediating tumor necrosis factor signaling[J].J Biol Chem，2005，280（17）：17435-17448.

[12]Beyaert R，Heyninck K，Van Huffel S.A20 and A20-binding proteins as cellular inhibitors of nuclear factor-kappa B-dependent gene expression and apoptosis[J].Biochem Pharmacol，2000，60（8）：1143-1151.

[13]Onose A，Hashimoto S，Hayashi S，et al.An inhibitory effect of A20 on NF-κB activation in airway epithelium upon influenza virus infection[J].Eur J Pharmacol，2006，541（3）：198-204.

[14]Heyninck K，Beyaert R.The cytokine-inducible zinc finger protein A20 inhibits IL-1-induced NF-kappaB activation at the level of TRAF6[J].FEBS Lett，1999，442（2-3）：147-150.

[15]Klinkenberg M，Van Huffel S，Heyninck K，et al.Functional redundancy of the zinc fingers of A20 for inhibition of NF-κB activation and protein-protein interactions[J].FEBS Lett，2001，498（1）：93-97.

[16]Boone DL，Turer EE，Lee EG，et al.The ubiquitin-modifying enzyme A20 is required for termination of Toll-like receptor responses[J].Nat Immunol，2004，5（10）：1052-1060.

[17]Heyninck K，Beyaert R.A20 inhibits NF-kappa B activation by dual ubiquitin-editing functions[J].Trends Biochem Sci，2005，30（1）：1-4.

[18]Gallagher J，Howlin J，Mc Carthy C，et al.Identification of Naf1/ABIN-1 among TNF-alpha-induced expressed genes in human synoviocytes using oligonucleotide microarrays[J].FEBS Lett，2003，551（1-3）：8-12.

[19]El Bakkouri K，Wullaert A，Haegman M，et al.Adenoviral gene transfer of the NF-kappa B inhibitory protein ABIN-1 decreases allergic airway inflammation in a murine asthma model[J].J Biol Chem，2005，280（18）：17938-17944.

[20]Heyninck K，Kreike MM，Beyaert R.Structure-function analysis of the A20-binding in hibitor of NF-κB activation，ABIN-1[J].FEBS Lett 2003，536（1-3）：135-140.

[21]Mauro C，Pacifico F，Lavorgna A，et al.ABIN-1 Binds to NEMO/IKKγ and Co-operates with A20 in Inhibiting NF-κB[J].J Biol Chem，2006，281（27）：18482-18488.

[22]Kanekura T，Chen X.CD147/basigin promotes progression of malignant melanoma and other cancers[J].J Dermatol Sci，2010，57（3）：149-154.

[23]Gabison EE，Hoang-Xuan T，Mauviel A，et al.EMMPRIN/CD147，an MMP modulator in cancer，development and tissue repair[J].Biochimie，2005，87（3-4）：361-368.

[24]Yan YW，Fan J，Bai SL，et al.Zinc prevents abdominal aortic aneurysm formation by induction of A20-mediated suppression of NF-κB pathway[J].PLoS One，2016，11（2）：e0148536.

[25]Li Y，Begovich AB.Unraveling the genetics of complex diseases：susceptibility genes for rheumatoid arthritis and psoriasis[J].Semin Immunol，2009，21（6）：318-327.

[26]Wang F，Zhang X，Xia P，et al.Upregulation of tumor necrosis factor alpha-induced protein 3 interacting protein 1 mRNA in psoriasis vulgaris[J].J Dtsch Dermatol Ges，2015，13（2）：159-161.

[27]D′Cruz DP，Khamashta MA，Hughes GR.Systemic lupus erythematosus[J].Lancet，2007，369（9561）：587-596.

[28]Taylor PC，Feldmann M.Anti-TNF biologic agents：still the therapy of choice for rheumatoid arthritis[J].Nat Rev Rheu？鄄matol，2009，5（10）：578-582.

[29]Bulger EM，Garcia I，Maier RV.Induction of heme-oxygenase 1 inhibits endothelial cell activation by endotoxin and oxidant stress[J].Surgery，2003，134（2）：146-152.

[30]Kawasaki A，Ito S，Furukawa H，et al.Association of TNFAIP3 interacting protein 1，TNIP1 with systemic lupus erythematosus in a Japanese population：a case-control association study[J].Arthritis Re Ther，2010，12（5）：R174.

[31]He CF，Liu YS，Cheng YL，et al.TNIP1，SLC15A4，ETS1，RasGRP3 and IKZF1 are associated with clinical features of systemic lupus erythematosus in a Chinese Han population[J].Lupus，2010，19（10）：1181-1186.

[32]Kalergis AM，Iruretagoyena MI，Barrientos MJ，et al.Modulation of nuclear factor-kappaB activity can influence the susceptibility to systemic lupus erythematosus[J].Immunology，2009，128（1 Suppl）：e306-e314.

[33]Li Q，Verma IM.NF-kappaB regulation in the immune system[J].Nat Rev Immunol，2002，2（10）：725-734.

[34]Igarashi H，Yahagi A，Saika T，et al.A pro-inflammatory role for A20 and ABIN family proteins in human fibroblast-like synoviocytes in rheumatoid arthritis[J].Immunol Lett，2012，141（2）：246-253.