《iScience》:Ubiquitination and degradation of CD47 enhances macrophage phagocytosis of hemolytic erythrocytes
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本研究针对免疫性溶血后红细胞残骸清除机制不明的问题,通过体内外模型联合蛋白质组学分析,揭示了E3泛素连接酶MARCH1介导的CD47泛素化降解是促进巨噬细胞吞噬溶血红细胞的关键机制。该发现阐明了红细胞清除的新通路,为溶血相关疾病的治疗提供了潜在靶点。
当红细胞在血管内遭遇免疫攻击时,它们会经历一场"身份危机"。正常情况下,红细胞表面的CD47蛋白像一张"别吃我"的身份证,通过与巨噬细胞表面的SIRPα结合,避免被误伤。但在免疫性溶血性贫血等疾病中,大量红细胞被破坏,形成仅剩细胞膜的"幽灵红细胞"。这些细胞残骸如何被有效清除而不引发血栓等并发症,一直是血液学领域的未解之谜。
为了解决这一问题,第四军医大学西京医院输血医学科的研究团队在《iScience》上发表了最新研究成果。他们发现,溶血红细胞表面的CD47会通过泛素-蛋白酶体系统被特异性降解,从而解除"别吃我"信号,促进巨噬细胞对这些异常红细胞的识别和清除。
研究团队运用了多项关键技术:建立体外免疫溶血模型模拟疾病状态,通过蛋白质组学筛选差异表达蛋白,利用流式细胞术和Western blot验证蛋白表达变化,采用免疫共沉淀技术分析蛋白质相互作用,并构建动物模型验证生理相关性。此外,研究还纳入了自身免疫性溶血性贫血患者的临床样本进行验证。
巨噬细胞对红细胞幽灵的吞噬作用
研究人员首先通过体外实验证实,补体诱导溶血形成的红细胞幽灵并不会促进血栓形成,而是被巨噬细胞大量吞噬。共培养实验显示,溶血组中巨噬细胞周围出现大量被吞噬的红细胞,而正常红细胞组几乎看不到这种现象。
CD47作为调控巨噬细胞吞噬溶血红细胞的关键分子
通过筛选红细胞表面信号分子,研究发现溶血红细胞表面的"别吃我"信号CD47显著下调,而其他信号分子如磷脂酰丝胺酸(PS)、钙网蛋白等变化不明显。免疫荧光和超分辨率成像显示CD47在溶血红细胞膜上分布紊乱、信号减弱,Western blot进一步证实其蛋白表达下降。
红细胞蛋白质组学分析提示泛素-蛋白酶体系统可能参与溶血过程
蛋白质组学分析鉴定出1040个蛋白质,其中88个存在显著差异表达。GO分析显示差异表达蛋白显著富集于蛋白酶体蛋白分解过程、泛素结合等通路,提示泛素-蛋白酶体系统可能参与CD47的下调。
蛋白质相互作用网络分析揭示10个枢纽蛋白
PPI网络分析识别出10个与溶血过程相关的枢纽蛋白,包括SERPINA1、CLU、ALB等。这些蛋白主要参与体液免疫应答、补体激活和吞噬作用调控。
泛素化和蛋白质降解是CD47在溶血过程中下调的关键
对下调蛋白的进一步分析发现,CAPZA1、PSME1、PSME2、PSMB7等蛋白相互作用密切,且显著富集于蛋白酶体复合物、泛素结合等功能条目,表明泛素-蛋白酶体系统介导的蛋白质降解可能是CD47下调的主要机制。
早期溶血中泛素-蛋白酶体系统的激活和膜募集增强蛋白酶体活性
研究发现,在溶血早期,蛋白酶体组分PSME1、PSME2、PSMB5、PSMB6、PSMB7从细胞质向细胞膜转移,蛋白酶体的 caspase样(β1/PSMB6)和胰蛋白酶样(β2/PSMB7)活性短暂升高,随后在幽灵红细胞形成时下降。
膜关联RING-CH型指蛋白1与CD47相互作用促进泛素化
免疫共沉淀实验证实CD47在溶血红细胞中泛素化水平升高。通过生物信息学筛选和实验验证,发现E3泛素连接酶MARCH1与CD47存在相互作用,且共定位于红细胞膜上。UBQLN1可能作为衔接蛋白促进CD47与MARCH1的结合。
这项研究首次揭示了溶血红细胞中CD47通过泛素-蛋白酶体系统降解的分子机制,阐明了MARCH1介导的CD47泛素化在促进巨噬细胞吞噬中的关键作用。这不仅深化了对红细胞生命周期调控的理解,也为溶血性疾病的治疗提供了新思路——通过调控CD47的泛素化水平,可能有助于减少溶血带来的组织损伤。该发现对输血医学、血液疾病治疗乃至肿瘤免疫治疗(CD47-SIRPα轴是重要免疫检查点)都具有重要意义。未来针对CD47-MARCH1通路的药物开发,可能为改善血液储存质量、减轻溶血并发症提供新的治疗策略。