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本文聚焦细胞自主免疫，发现 Rab GTP 酶激活蛋白 1 样（RabGAP1L）通过使 Rab7A 和 Rab10 失活，调节细胞自主免疫反应。该研究揭示了新的调控机制，为理解细胞对抗病原体过程及相关疾病治疗提供了重要依据，值得关注。
研究背景
细胞自主免疫在抵御病原体入侵中发挥着关键作用，其依赖多种膜转运途径，如内体 - 溶酶体途径、选择性自噬、抗菌肽运输和细胞外运输等。这些途径协同作用，共同构建起细胞抵御病原体的防线。然而，病原体也进化出多种逃避机制，部分细菌可通过分泌外毒素破坏内体膜，或利用、逃避选择性自噬来建立感染。此外，选择性自噬在感染早期作用有限。相比之下，非裂解性地将细菌从感染细胞中排出成为一种重要的免疫策略，例如通过 Rab11A 和 Rab27B 介导的胞吐作用排出尿道致病性大肠杆菌（UPEC） 。Rab GTP 酶在膜转运中起关键作用，其激活和失活受特定的鸟嘌呤核苷酸交换因子和 GTP 酶激活蛋白（GAPs）精确调控。RabGAP1L 作为 TBC/RabGAP 家族成员，参与多种细胞过程，如 α5β1 - 整合素回收、内体成熟和限制 RNA 病毒进入细胞等。在本研究中，科研人员以 A 群链球菌（GAS; Streptococcus pyogenes）为模型病原体，深入探究 RabGAP1L 在病原体细胞内转运中的调控作用及相关 Rab GTP 酶。
研究结果
- RabGAP1L 抑制细菌从内体逃逸和自噬诱导：研究发现，RabGAP1L 过表达会抑制针对 GAS 的自噬体形成，而敲除 RabGAP1L 则会增加自噬体形成。构建的 RabGAP1L 突变体（RabGAP1L R584K）丧失了抑制自噬体形成的能力，表明 RabGAP1L 对自噬的抑制依赖其 GAP 活性。此外，RabGAP1L 过表达虽减少了自噬体形成，但却降低了细胞内 GAS 的存活率，敲除 RabGAP1L 则增强了 GAS 的存活。进一步研究发现，RabGAP1L 抑制 GAS 诱导的内体膜损伤，进而抑制自噬，且该过程依赖其 GAP 活性。
- RabGAP1L 抑制早期内体形成和内吞过程：观察早期内体标记物 EEA1 和晚期内体标记物 LAMP1 的亚细胞定位发现，RabGAP1L 过表达显著降低了 EEA1 阳性区室围绕入侵 GAS 的频率，也减少了 LAMP1 阳性区室包含 GAS 的频率；而 RabGAP1L 敲除则使这些频率增加。这表明 RabGAP1L 以 GAP 活性依赖的方式抑制早期内体形成和内体转运。
- RabGAP1L 促进 Rab11A 依赖的细菌内吞循环：Rab11A 是内吞循环的关键调节因子，研究发现 GTP 结合形式的 Rab11A 会在入侵 GAS 周围积累。RabGAP1L 过表达显著增加 Rab11A 向 GAS 的募集，敲除则减少募集，说明 RabGAP1L 的 GAP 活性促进 GAS 向内吞循环途径转运。此外，构建的 RabGAP1L K784E/K785E 突变体不影响 Rab11A 向 GAS 的募集，表明 AnkB 与 RabGAP1L 的相互作用不参与 Rab11A 向 GAS 的募集。
- 细胞内细菌从感染细胞中排出：研究证实 GAS 可从 HeLa 细胞中排出到培养基中，且不同 GAS 菌株（如 JRS4 和 NIH35）均可从多种细胞类型（包括 HeLa、KYSE510、A549、人脐静脉内皮细胞和正常人表皮角质形成细胞）中排出。Rab11A 和 RabGAP1L 在细菌排出过程中发挥重要作用，Rab11A 敲除显著减少细菌排出，而 RabGAP1L 过表达则增加排出，且该过程依赖其 GAP 活性。同时发现，内源性 RabGAP1L 定位于晚期内体 / 溶酶体、自噬体和部分回收内体。
- Rab10 促进内吞转运并抑制细菌感染期间通过回收内体的外排转运：通过串联亲和纯化结合基于质谱的蛋白质组学技术，鉴定出 Rab10 和 Rab13 为与 RabGAP1L 潜在相互作用的蛋白。功能分析显示，Rab10 敲低减少了 galectin - 3 向 GAS 的募集，增加了细菌排出；而 Rab13 敲低主要影响自噬体形成。Rab10 敲除减少了 LC3、galectin - 3 和 EEA1 向 GAS 的募集，但增加了 Rab11A 的募集，同时降低了细胞内 GAS 的存活率，增强了 GAS 的排出。这表明 Rab10 通过高效的内体 - 溶酶体转运促进自噬诱导，并抑制 GAS 通过内吞循环途径排出。
- Rab10 和 Rab7A 恢复 RabGAP1L 过表达诱导的表型：在多种 Rab GTP 酶中，只有 Rab10 过表达能恢复 RabGAP1L 过表达导致的含 GAS 回收内体形成增加的表型，且野生型和 GTP 锁定的组成型激活（Q68L）Rab10 可完全挽救这一效应，而 GDP 锁定的显性负性（S23N）Rab10 则不能。对于自噬体形成，只有 Rab7A 过表达能挽救 RabGAP1L 过表达引起的缺陷，且 GTP 锁定的 Rab7A 突变体（Q67L）也有此效果，而 GDP 锁定的 Rab7A 突变体（T22N）、野生型 Rab7B 及 Rab7B 突变体则无此作用。这表明 RabGAP1L 对 Rab10 和 Rab7A 的失活分别在调节内吞循环和自噬诱导中起重要作用。
- Rab7A 促进内吞转运并抑制细菌感染期间通过回收内体的外排转运：Rab7A 敲除 HeLa 细胞显示，Rab7A 敲除减少了 LC3、galectin - 3 和 EEA1 向 GAS 的募集，同时增加了 Rab11A 的募集，导致细胞质中出现大量扩大的溶酶体和早期内体。Rab7A 敲除还降低了 GAS 的侵袭效率和细胞内存活率，但增强了 GAS 的排出。此外，Rab7A 定位于早期内体、晚期内体 / 溶酶体、自噬体和回收内体，且其向 GAS 的募集依赖于 RabGAP1L 的 GAP 活性。
- Rab7A 和 Rab10 被 RabGAP1L 失活：通过荧光蛋白片段互补试验发现，RabGAP1L 过表达显著降低了 Rab7A 与 RILP、Rab10 与 EHBP1 之间相互作用产生的荧光强度，而 RabGAP1L R584K 过表达则无此效果，表明 RabGAP1L 特异性地使 Rab7A 和 Rab10 失活。进一步研究发现，内源性 Rab7A 比内源性 Rab10 更频繁地定位于 e - EmGFP - RabGAP1L 阳性区室围绕 GAS 的区域，且在 GAS 感染过程中，RabGAP1L、Rab7A、Rab10 和 Rab11A 的表达水平保持不变。
- 自噬功能障碍促进 RabGAP1L 依赖的通过回收内体的细菌排出：研究发现，ATG7 和 ATG5 敲除导致的自噬缺陷会增加 GAS 的排出，且 ATG7 敲除会增加 Rab11A 向 GAS 的募集。在 RabGAP1L 敲除细胞中，敲低 ATG5 和 ATG7 不会增加 GAS 的排出，表明自噬功能障碍促进 GAS 通过内吞循环途径排出依赖于 RabGAP1L。
研究讨论
本研究揭示了 RabGAP1L 通过调节 Rab7A 和 Rab10，在选择性自噬和细胞外排出这两种细胞自主免疫机制之间起关键调节作用。Rab7A 介导的内体 - 溶酶体转运促进针对 GAS 的选择性自噬，而 RabGAP1L 通过使 Rab7A 失活抑制这一过程；相反，Rab7A 和 Rab10 抑制回收内体形成从而抑制细菌排出，RabGAP1L 使它们失活来促进细菌排出。自噬功能障碍会增强 GAS 通过内吞循环途径的排出，且该过程依赖 RabGAP1L。此外，RabGAP1L 与某些疾病（如阿尔茨海默病和系统性红斑狼疮）相关，这些疾病与自噬异常有关，提示 RabGAP1L 可能参与自噬过程。不过，本研究也存在一些局限性，如未明确该调控机制是否适用于其他病原体，Rab7A 和 Rab10 的下游效应器和信号级联尚未完全阐明，且缺乏动物模型实验。未来需要进一步研究来深入理解 RabGAP1L 在细胞自主免疫中的作用。
