树突细胞中TLR9驱动的S-棕榈酰化修饰揭示免疫与代谢蛋白靶点调控新机制

这篇研究通过点击化学结合质谱技术，首次系统揭示了Toll样受体9（TLR9）激活诱导树突细胞（DCs）S-棕榈酰化（S-palmitoylation）蛋白质组的动态重塑，发现该修饰调控NF-κB信号通路关键分子（如NEMO、NF-κB1）及代谢酶（CAD、IFITM3），并证实棕榈酰转移酶ZDHHC9通过特异性修饰靶蛋白参与免疫应答调控，为TLR9信号转导提供了新的翻译后修饰调控维度。

　　

引言

树突细胞（DCs）通过Toll样受体9（TLR9）识别微生物DNA中的非甲基化CpG基序，触发关键免疫应答。尽管TLR9下游信号通路已被充分表征，但其对S-棕榈酰化的影响尚属未知。S-棕榈酰化是一种可逆的翻译后修饰，通过棕榈酰基转移酶（PATs）将棕榈酸共价连接到半胱氨酸残基上，调控蛋白质功能。本研究利用17-辛二炔酸（17-ODYA）结合质谱技术，首次描绘了骨髓来源GM-CSF DCs（GM-DCs）在静息和TLR9激活状态下的S-棕榈酰化蛋白质组图谱。

静息GM-DCs的S-棕榈酰化特征

研究发现静息GM-DCs中存在550种S-棕榈酰化蛋白，其中78%与SwissPalm数据库记录吻合。这些蛋白广泛分布于细胞膜（38%）、细胞质（32%）和细胞核（14%），功能上显著富集于免疫应答和代谢通路。值得注意的是，糖酵解（HK3、GAPDH）和三羧酸循环（SDHA、MDH2）关键酶均被检测到修饰，提示基础代谢活动可能受棕榈酰化调控。此外，炎症小体相关蛋白ASC（Pycard编码）和CASP8被首次鉴定为潜在修饰靶点，GPS算法预测其死亡效应结构域（DED）存在棕榈酰化热点。

TLR9激活诱导的蛋白质组重塑

CpGB刺激4小时后，S-棕榈酰化水平在CD11c⁺细胞中显著升高，质谱鉴定出185个上调（如NF-κB1、STAT1）和35个下调（如SYK、HUWE1）的修饰蛋白。全蛋白质组分析显示，虽然TLR9激活诱导IL-1β、SQSTM1等蛋白表达增加，但大多数修饰变化独立于蛋白丰度变化。通路分析揭示：

1. 1.

   免疫调控：NF-κB通路核心组分NEMO（Ikbkg编码）和p105/p50（NF-κB1）修饰增强，同时炎症因子IL-1α/β出现新型棕榈酰化；

2. 2.

   代谢重编程：线粒体呼吸链复合体（NDUFV1、COX7A2）和抗病毒蛋白IFITM3修饰水平提升；

3. 3.

   新修饰靶点：22%的差异蛋白（如ICAM-1、TNFSF15）未被既往数据库收录。

ZDHHC基因表达模式

单细胞转录组分析显示，人和小鼠DCs中棕榈酰转移酶基因呈现亚群特异性表达：

• •

  静息状态：Zdhhc3/9/20在常规DCs（cDCs）和浆细胞样DCs（pDCs）中高表达；

• •

  TLR激活：流感病毒感染导致人pDCs中Zdhhc9/Golga7表达显著抑制，而小鼠GM-DCs中Zdhhc2受MyD88依赖性上调。

ZDHHC9的功能验证

基因敲除实验表明：

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  底物特异性：Zdhhc9^KO不影响HRAS/NRAS基础修饰，但显著削弱TLR9诱导的NF-κB1、CAD和糖原合成酶（GYS1）棕榈酰化；

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  功能冗余：Zdhhc9缺失不改变DCs成熟（CD86^hiMHC-II⁺）、细胞因子分泌（IL-12p70、TNF-α）或CD4⁺ T细胞活化，提示其他PATs可能补偿其功能；

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  抑制剂局限：广谱PAT抑制剂2-溴棕榈酸（2-BP）虽抑制巨噬细胞IL-1β分泌，但对DCs成熟无影响，凸显工具药局限性。

讨论与展望

该研究建立了DCs中TLR9-S-棕榈酰化-免疫代谢轴的调控框架：

1. 1.

   机制创新：发现NF-κB1 RHD结构域预测棕榈酰化位点，可能影响其DNA结合活性；

2. 2.

   医学意义：Zdhhc9在肿瘤免疫抑制中的作用与其调控PD-L1修饰的报道相呼应；

3. 3.

   技术挑战：需开发PAT特异性抑制剂以克服2-BP的脱靶效应。

（注：全文严格依据原文实验数据归纳，未添加非文献支持内容）