《病原生物学与免疫学》课程教学资源（专题讲座）高迁移率族蛋白1（HMGB1）及相关的免疫病理

HMGB1及相关的免疫病理华中科技大学同济医学院免疫学系龚非力2012.05.08石河子

HMGB1 及相关的免疫病理 华中科技大学同济医学院 免疫学系 龚非力 2012.05.08石河子

一一种重要的警报素HMGB1一、(一)HMGB1的分子生物学特征(二)HMGB1相关的免疫病理

一、HMGB1——一种重要的警报素 （一）HMGB1的分子生物学特征 （二）HMGB1相关的免疫病理

()HMGB1分子生物学特征高迁移率族蛋白l （high mobility group box l protein，HMGBl)*因在PAGE中具有高迁移率而得名。*包括HMGA、HMGB、HMGN三个家族。*HMGB家族含HMGB1、HMGB2、HMGB3，其中HMGB1是唯一可释放至胞外并具有细胞因子活性的分子。β-actin30 kDHMGB1表达：组成性表达于各种组织细胞胞核内，高度保守主要功能：(1)1使双螺旋维持极度扭曲→有利于转录因子和染色质相互作用(2)调节类固醇激素受体、NF-KB等的转录活性(3)与组蛋白作用→影响染色质结构，打开染色质的盘旋

高迁移率族蛋白1（high mobility group box 1 protein，HMGB1) * 因在PAGE中具有高迁移率而得名。 * 包括HMGA、HMGB、HMGN三个家族。 * HMGB家族含HMGB1、HMGB2、HMGB3，其中HMGB1是唯一可释放至胞 外并具有细胞因子活性的分子。 30 kD （一）HMGB1分子生物学特征 表达：组成性表达于各种组织细胞胞核内，高度保守 主要功能： （1）使双螺旋维持极度扭曲→有利于转录因子和染色质相互作用 （2）调节类固醇激素受体、NF-κB等的转录活性 （3）与组蛋白作用→影响染色质结构，打开染色质的盘旋

Structure of HMGB1AboxB boxacidictail89163186215150183antagonistactivityfragrnentwithRAGEactivatingsegmentBboxB16215HMGB1分子含与DNA结合的结构域：（1）B盒（B-box）：为活性结构域：（2）A盒（A-box）：能取代全长HMGB1与相应受体结合，但不介导生物学效应，故纯化的A-box可作为HMGB1抗剂

Structure of HMGB1 HMGB1分子含与DNA结合的结构域： （1）B盒（B-box）：为活性结构域； （2）A盒（A-box）：能取代全长HMGB1与相应受体结合，但不介导 生物学效应，故纯化的A-box可作为HMGB1拮抗剂

(a)(b)PassivereleaseActive secretionMo or MDeathActivationNecrosisApoptosisCytosolictranslocationSecretionHMGB1Target cellTRENDSinimmunoiogy胞外HMGB1来源(1)由坏死细胞被动释放；(2)（LPS等）单核/巨噬细胞受刺激而主动分泌

胞外HMGB1来源 （1）由坏死细胞被动释放； （2）单核/巨噬细胞受（LPS等）刺激而主动分泌

HMGB1的受体HMGB1IL-1BRNAand DNACXCL12LPSNucleosomes000CThrombo.spondinTLR4MD-2NTLR2TREM-1CD2400002IL-1R+MD2IL-1RACPRAGEGPCRTLR9TLR7DNAEndosomeRNASimsGP,etal.2olo.Annu.Rev.Immunol.28:367-88HMGB1-associatedmoleculesanddifferentialinteractionwithcell-surfacemolecules

HMGB1-associated molecules and differential interaction with cell-surface molecules HMGB1的受体

OHMGB1*胞外HMGB1的受体C1糖基化终产物受体（advancedC2glycation end product, RAGE)HMGB1与RAGE结合→激活NF- BPKCRap1→诱生趋化因子和细胞因子ERK12Dapanous.Pleckstrin参与免疫细胞成熟、迁移Regulationofcytoskeleton和表面受体表达andcellNADPHCDC42migrationRacActivationOfSP1RasHMGB1与TLR2/4结合p30UNKERK112活化IKKa和IKKβActivationofActivation ofNF-KBCREBRegulationoftranscription

* 胞外HMGB1的受体 糖基化终产物受体（advanced glycation end product，RAGE） HMGB1与RAGE结合 →激活NF-κB →诱生趋化因子和细胞因子 参与免疫细胞成熟、迁移 和表面受体表达 HMGB1与TLR2/4结合 →活化IKKａ和IKKβ

Enhanceproinflammatorycytokinessecretion,maturation,cytokinesecretion,andco-stimulatorycapabilityTNF-aIFN-YLPS21TLR4CPGODNAImmatureMdTLR4IFN-O.TLR9AMyloidDCNFKBHNLPS1Plasmacytoid个DCRAGE.RAGERAGE个ActivesecretionoCIFN-Y4HMGBICO.8CD4+NKTcellsBcl-XLPreventautoreactiveimmunecelleliminationFunctionofExtracellularHMGB1

Bcl-X L LPS RAGE TNF-α IFN-γ TLR4 LPS N K CD4+ T cells RAGE IFN-α IFN-γ Prevent autoreactive immune cell elimination Enhance proinflammatory cytokines secretion, maturation, cytokine secretion, and co-stimulatory capability Immature Myloid DC RAGE TLR9 CpG ODN Plasmacytoid D C NF κ B Active secretion TLR4 HMGB1 MΦ NF κ B Function of Extracellular HMGB1

HMGB1表达/分泌的调控机制“HMGB1-MΦ-TNF-α-MΦ-HMGB1”正反馈机制*HMGB1→显著上调巨噬细胞表达TNF-α* TNF-α →MΦ胞核内HMGB1磷酸化→进入胞浆→分泌LPS等（PAMP）→HMGB1乙酰化→分泌HSP72过表达→与核内HMGB1相互作用→抑制LPS、TNFα和氧化应激促MΦ分泌HMGB1的效应（inflammasomeNALP3炎症小体→炎症依赖性HMGB1释放IDO、HO-1→HMGB1释放减少

HMGB1表达/分泌的调控机制 “HMGB1-Mφ-TNF-α-Mφ-HMGB1”正反馈机制 * HMGB1→显著上调巨噬细胞表达TNF-α * TNF-α→Mφ胞核内HMGB1磷酸化→进入胞浆→分泌 LPS等（PAMP） →HMGB1乙酰化→分泌 HSP72过表达 →与核内HMGB1相互作用 →抑制LPS、TNFα和氧化应激促Mφ分泌HMGB1的效应 NALP3炎症小体（inflammasome） →炎症依赖性HMGB1释放 IDO、HO-1 →HMGB1释放减少

LPS.Pam3CSK4R848,CpGTLRATPPlasmamembraneYCytosolP2X7receptorInflamasome-DependentK.AeromonashydrophilaGoutcrystalsRelease of HGBiBacterialRNAListeriamonocytogenesStaphylococcusaureus.ToxinsNALP3inflammasomeInactiveNALP3LRROligomerizationActivecaspase-lNACHTdomainPYDProteolyticcleavageASCCARDPro-caspase-1IL-IBMacrophagecell deathand IL-18NatureReviewsllmmunologyActivationoftheNALP3inflammasomebybacterialandhost-derivedcomponents

Activation of the NALP3 inflammasome by bacterial and host-derived components