原文题目：Human interleukin-12α and EBI3 are cytokines with anti-inflammatory functions
通讯作者：MATTHIAS J. FEIGE
隶属单位：慕尼黑工业大学自然科学学院生物科学系功能蛋白组装中心
DOI：10.1126/sciadv.adg6874
白细胞介素 （IL） 是免疫系统的关键信号转导分子，根据结构相似性将其分类为家族。IL-12 家族由至少 12 个成员组成，即 IL-23、IL-27、IL-35 和 IL-2，由于其独特的异二聚体特性使其与其他 IL 区分开来，因此被归入一个家族。每个成员由一个α亚基组成，该亚基显示一个细胞因子特征性四螺旋束折叠（IL-35α/p23、IL-19α/p27 和 IL-28α/p3）和一个由两个纤连蛋白 （Fn） III 结构域 [EB 病毒诱导基因 3 （EBI12）] 和可选的免疫球蛋白 （Ig） 结构域 （IL-40β/p2） 组成的β亚基。IL-12家族的一个显著特征是，自然界仅使用五个亚基的广泛共享来构建四种异二聚体（IL-12，IL-12α/IL-23β;IL-23、IL-12α/IL-27β;IL-27、IL-3α/EBI35;和IL-12、IL-3α/EBI12）。IL-12家族受体也具有类似的组合复杂性，它们也是由五条不同链（IL-1Rβ12、IL-2Rβ23、IL-27R、IL-130Rα和gp2）形成的异二聚体。合适的 IL 结合会诱导受体链二聚化，从而激活 Janus 激酶信号转导和转录激活因子（JAK-STAT） 信号转导通路。
图 1：IL-12α 和 EBI3 相互促进其分泌并形成 IL-35。
细胞因子和受体水平上的亚基共享可能表明 IL-12 家族成员的功能密切相关，但事实恰恰相反。四个家庭成员的影响出乎意料地多样化，甚至是对立的。大多数促炎性 IL-12 和 IL-23 是通过辅助性 T 型 T （TH1）分化和TH17 发展。IL-27 是一种免疫调节细胞因子，一方面能够促进 TH1分化，另一方面抑制促炎性TH17 个细胞并诱导抗炎产生 IL-10 的 T 调节 1 个单元格。相比之下，IL-35 是唯一严格抑制的家族成员，通过抑制常规 T 细胞并将其转化为诱导的抑制性 iTr35 细胞（诱导的 T 调节群体产生 IL-35）发挥作用 。
在IL-12家族细胞因子中，IL-35在分子水平上仍然特别不为人所知，并显示出出乎意料的独特特征。与其他家族成员相比，IL-35 主要由T的亚群产生注册和 B 细胞，在较小程度上由树突状细胞组成，但也由胎盘滋养细胞和肿瘤细胞组成，并且与这些不同细胞类型的免疫抑制能力密切相关。由于其抑制特性，IL-35在控制免疫反应方面发挥着重要作用，但也与多种不同的免疫相关疾病有关。一方面，多种自身免疫性疾病、炎症性疾病和过敏性疾病与循环 IL-35 水平降低有关，这强调了其在维持自我耐受方面的重要性。另一方面，据报道，IL-35 在各种癌症中起驱动作用。与对其许多生物学功能的详细见解形成鲜明对比的是，研究人员对IL-35的结构和受体库的理解有限。对于 IL-12、IL-23 和 IL-27，分离的细胞因子及其受体结合的实验结构和经实验验证的模型可用。然而，就 IL-35 而言，即使是全面的研究也未能确定其异二聚化界面，因此它似乎与其他家族成员不同。此外，一些研究指出了 IL-35 亚基的独立功能，但对其生物学相关性、分泌分子机制和功能的见解仍然非常有限。最后，IL-35 信号转导不会像其他 IL-12 家族成员那样通过单个异二聚体受体发生。四种可能的受体链组合（IL-12Rβ2：gp130、IL-12Rβ2：IL-12Rβ2、gp130：gp130 和 IL-12Rβ2：IL-27Rα）已被报道为 IL-35 受体。一个分子如何参与这种不同的受体库仍然无法解释。生物学重要性和研究人员对IL-35的分子理解之间的明显差异需要进一步研究。
图 2：与 IL-35 和 IL-12 相比，IL-27 亚基可以作为非异二聚体分泌。
研究人员发现IL-12α和EBI3是IL-35的亚基，不仅作为异二聚体，而且作为非异二聚体相互促进它们从细胞中分泌。在此基础上，研究人员对人IL-12α和EBI3进行了详细的生化和功能分析，研究人员证明它们是具有抗炎特性的稳定蛋白质。研究人员的研究结果为研究人员理解关键的人类免疫信号分子提供了重要的一步，并将促进未来以IL-12家族为中心的临床方法。
IL-35 由 IL-12α 和 EBI3 组成，是 IL-12 家族中结构最不明确的成员，其与多种受体的结合仍然是个谜。研究人员的研究表明，表达 IL-12α 和 EBI3 的细胞不仅分泌异二聚体 IL-35，而且在非异二聚体状态下分泌 IL-12α 和 EBI3，这与其他异二聚体人 IL-12 家族成员形成鲜明对比。在研究人员的环境中，非异二聚体亚基的分泌显着超过IL-35的分泌，这一发现将与原代免疫细胞的进一步测试有关。研究人员的数据显示，IL-12α 和 EBI3 是分离出的稳定蛋白，在 1 型或 2 型炎症刺激下对原代人 PBMC 和巨噬细胞发挥抗炎作用。HDM是室内过敏原的主要来源，与哮喘的发展密切相关。巨噬细胞作为先天免疫系统的一部分，是肺部最先和最丰富的细胞之一，遇到过敏原，并通过产生促炎细胞因子促进慢性气道炎症，如哮喘。 研究人员的研究结果表明，IL-12α 和 EBI3 可能解释了迄今为止归因于 IL-35的哮喘的一些影响，因此可能与进一步研究有关。其中一项发现是诱导调节性 T 细胞的能力，这与 EBI3 和 IL-12α 的能力非常吻合C96S系列抑制 2 型细胞因子。除过敏原外，寄生虫感染还会引发强烈的 2 型免疫反应。研究人员能够显示EBI3和IL-12α的抑制能力C96S系列对过敏原、IL-4 和寄生虫诱导的 2 型炎症反应，EBI3 表现出更显着的影响。尽管影响轻微，但即使在仅具有低IL-12α/EBI3浓度的复杂细胞池中也观察到了它们。IL-12α 和 EBI3 的一般免疫抑制功能与以前的研究一致。研究人员通过证明这些分子实际上是从表达两个亚基的细胞中分泌的，从而扩展了这些免疫学数据，从而强调了它们在体内的相关性。
图 3：重组人IL-12αC96S系列和 EBI3 是稳定且结构良好的蛋白质。
研究人员的数据表明，在较低浓度下，IL-12α 可以抑制 IL-12 信号传导，而在较高浓度下则不会。这可以通过考虑较高浓度下 IL-59 家族α亚基的信号转导能力来调和，从而掩盖抑制作用。最近也有报道 IL-12 具有 IL-35 抑制作用。在这里，使用了可能也含有IL-35α的商业IL-12。相比之下，研究人员的数据显示，EBI3 本身诱导弱 STAT1 信号传导，但似乎不抑制 IL-27 信号传导。因此，研究人员发现IL-12α和EBI3调节或执行了多种生物学相关的信号转导事件，这值得进一步研究。这些发现对于研究人员理解人类IL-12家族及其在调节免疫反应中的作用具有几个主要意义。
IL-12α 和 EBI3 的独立功能表明，归因于 IL-35 的一些作用可能由其亚基发挥，这也是因为 IL-12 家族细胞因子的功能研究通常在亚基敲除动物中进行，因此可能丢失了多个因子。IL-35 的不稳定性和/或低组装倾向可能会平衡由异二聚体或单个亚基介导的影响。IL-6 信号转导的最新数据认为 sIL-6R 和 sgp130 具有瞬时结合 IL-6 的能力，可作为全身缓冲液，这可能导致半衰期延长并实现经典信号转导和反式信号转导。鉴于 IL-12 和 IL-6 家族细胞因子之间的结构同源性，因此可能需要将这种瞬时相互作用以调节信号传导的概念扩展到 IL-35。未来的研究现在必须证明IL-12α和EBI3是否是真正的自主信号分子，或者是否可以与其他细胞因子和/或脱落受体链配对以进行信号传导。此外，鉴定细胞受体将是关键的下一步，现在使用研究人员开发的将这些分子产生为活性细胞因子的方法将成为可能。IL-12α 信号转导的可能候选者是用于 EBI12 信号转导的 IL-2Rβ130 同型二聚体和 gp3 同型二聚体，它们在文献中均被描述为 IL-35 受体。
图 4：IL-12a型C96S系列EBI3 充当免疫抑制剂。
最近的研究表明，IL-12 可由来源于不同细胞的 IL-12α 和 IL-12β 重构，但 IL-12α 分泌的机制通常单独保留在细胞中仍不清楚。研究人员的研究显示了细胞如何分泌 IL-12α 并添加重要的进一步功能层：IL-12α 本身具有抗炎作用，并可能抑制 IL-12 信号转导，但它可以与 IL-12β 配对形成促炎性 IL-12，正如这项研究和以前的工作所表明的那样。因此，表达IL-12β的细胞的缺失或存在可能对表达其他IL-12家族亚基的邻近细胞的免疫功能产生显着影响。鉴于这一发现，同样值得注意的是，产生IL-12的细胞会分泌过量的游离IL-12β，这些游离IL-12β可能会抑制IL-12信号传导，本身充当信号分子，或者正如研究人员的数据显示的那样，与IL-12α配对以进一步增加细胞外IL-3水平。类似地，EBI35 在单独作用或与细胞外的其他细胞因子配对时可能具有不同的作用。因此，IL-<>细胞因子家族信号转导的组合复杂性甚至比以前认为的还要大，并且可能高度依赖于上下文。
图 5：IL-12α C96S系列和 EBI3 显示出不同的信号转导特征。
研究人员的研究的一个尚未解释的发现是，表达 IL-12α 和 EBI3 的细胞分泌组装的 IL-35，但 IL-12αC96S系列EBI3显然不能在体外重建IL-35，尽管研究人员的数据显示，这些亚基仍然具有形成其他细胞因子（IL-12和IL-27）的能力。或者，体外形成的复合物可能太不稳定或丰度太低而无法正确检测。最近的研究表明 CD81 可能与 IL-35 结合。研究人员无法检测到 CD81 与 IL-12α 和 EBI3 复合物，因此反对它是 IL-35 的重要组成部分。因此，为什么IL-35不能像研究人员和以前的工作所表明的那样容易地由其亚基形成，这个问题仍然存在，这将在未来的研究中得到解答。
图 6：IL-12a型C96S系列EBI3 增强调节性 T 细胞发育并抑制 SEA 诱导的人 PBMC 产生 IL-4。
总之，研究人员的研究表明，与其他 IL-35 家族成员相比，IL-12 不是作为严格的异二聚体分泌的，但组装诱导的折叠和瞬时相互作用使其亚基 IL-12α 和 EBI3 的分泌成为可能。研究人员发现，除了IL-12之外，产生IL-3α和EBI35的细胞还分泌两个亚基，这可能为迄今为止归因于IL-35的多效性信号通路和效应提供分子解释。原代人免疫细胞中两个亚基的自主免疫抑制特性及其诱导调节性 T 细胞的能力进一步支持了这一点。由于IL-35不仅在肿瘤微环境中具有强大的免疫抑制作用，而且在自身免疫性疾病中的水平较低，因此IL-12是一种极具吸引力的治疗靶点或候选药物。虽然应在进一步的细胞模型中重新评估免疫学效应，但研究人员的数据表明，IL-3α和EBI<>应包括在内，因为它们是从细胞中分泌的，具有抗炎作用。这可能为开发针对这些亚基的特异性抗体提供基础，从而为调节炎症性疾病和癌症治疗中的免疫反应开辟了新的方法。
DOI：10.1126/sciadv.adg6874
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