研究揭示泛素连接酶TRIM27促进肠道干细胞自我更新维持肠道稳态新机制

在探寻TB的病原菌结核分枝杆菌（Mtb）的宿主调控机制的过程中，中国科学院微生物研究所刘翠华团队发现与Mtb胞内存活密切相关的多个病原分泌性效应蛋白共同靶向宿主的泛素连接酶TRIM27蛋白（Tripartite motif-containing 27），进一步构建Trim27基因敲除（Trim27-/-）小鼠后发现该小鼠出现自发性肠炎的表型，提示Mtb靶向的宿主蛋白TRIM27可能不仅在宿主抗感染免疫中发挥作用，而且参与调控机体的肠道炎症免疫稳态，同时，已有研究提示TRIM27在感染、炎症和肿瘤等发生发展过程中发挥调控作用，但其生理功能和确切调控机制尚不清晰。

该研究组与微生物所汪静研究组、军事科学院军事医学研究院张令强研究团队合作，揭示了泛素连接酶TRIM27是机体肠道稳态维持的关键调控因子。科研团队通过收集（irritable bowel syndrome，IBS）和炎症性肠病（inflammatory bowel disease，IBD）两种常见的肠道稳态失调疾病患者的肠道组织微阵列数据，并对其进行基因表达分析发现，TRIM27在两类疾病患者中的基因表达水平均发生显著变化，提示其是肠道稳态维持的重要宿主遗传因子。TRIM27在IBD患者的肠道组织中高表达，而在IBS患者尤其是腹泻型IBS（diarrhea predominant IBS，IBS-D）患者中低表达，表明TRIM27可能在肠道稳态维持中发挥的调控作用。进一步，研究通过构建Trim27全基因敲除（Trim27-/-）小鼠发现，缺失TRIM27的小鼠表现出内脏超敏性增加、排便颗粒数增多、肠黏膜低度炎症、肠道屏障受损及肠道菌群失调等IBS样症状，且这些症状随小鼠周龄增加而逐渐加剧。机制探索实验表明，TRIM27主要定位于小鼠肠道（intestinal stem cells，ISCs）中，以CC（coiled-coil）结构域依赖而泛素链接酶活性非依赖方式竞争性结合 -catenin的ARM（Armadillo）结构域，进而抑制GSK-3 - CK1-Axin复合体介导的 -catenin的磷酸化修饰及其后的泛素化修饰和蛋白酶体降解，从而提升 -catenin蛋白稳定性以促进Wnt/ -catenin信号通路的活化，最终促进ISCs的自我更新。这一机制也在肠道干细胞特异性敲除Trim27（trim27[Lgr5]）的小鼠中得到验证。此外，Wnt/ -catenin信号通路激活剂SKL2001和益生菌制剂处理trim27[Lgr5]小鼠可有效恢复ISCs的自我更新能力，进而缓解trim27[Lgr5]小鼠的IBS样症状（如图）。

本研究鉴定了IBS的关键遗传保护因子TRIM27，并阐明了其作用机制。研究构建的Trim27敲除小鼠模型可作为自发性IBS小鼠模型，可为后续IBS发病机制探索和防治手段开发提供重要工具。该成果揭示了肠道干细胞稳态及其介导的肠道上皮屏障完整性在IBS中的调控作用及分子机制。该工作提出了靶向TRIM27/Wnt/ -catenin信号轴的IBS治疗新策略，提示TRIM27是区分IBS和IBD两种症状相似的慢性肠道炎症性疾病的潜在生物标识。

相关研究成果以TRIM27 maintains gut homeostasis by promoting intestinal stem cell self-renewal为题，在线发表在Cellular Molecular Immunology上。研究工作得到国家重点研发计划、国家、中科院战略性先导科技专项（B类）、蛋白质组学国家重点实验室自主课题基金项目、中科院青年创新促进会人才项目的支持。