Intracellular localization of Toll-like receptor 9 prevents recognition of self DNA but facilitates access to viral DNA

中文報告

微免碩二   羅志文

Toll-like receptor (TLR) 是哺乳類免疫系統中相當重要的receptor，它們主要的功能是去偵測外來病原菌的入侵。一但偵測到有病原菌的入侵，TLR會啟動訊息傳導而活化innate immunity，進而影響到後續的adaptive immunity。目前我們知道不同的TLR在偵測外來病原菌上有不同的功能，而這些不同的功能也進一步影響到它們本身的一些特性，像: ligand specific、signal transduction pathway、expression profile、subcellular localization 等等…。所以相信TLR的功能和特性一定存在演化上的意義，但是是什麼樣的意義呢 ? 我們還不是很清楚，因此在本篇文章，作者便是要去探討這樣的一個問題。首先，作者先選擇TLR9當成其實驗的模型。TLR9是TLR family的一員，它主要的功能便是去辨識帶有CpG motif 的DNA，而去引起之後基因表現的改變。在前人的研究中發現TLR9主要是表現在細胞內的內質網，而TLR的另一成員TLR4則是表現在細胞膜上。作者首先就去證明到底TLR的哪一個domain是負責其在細胞中的位置，他們首先將TLR分成數個不同區域(如圖一a)，藉由不同的排列組合，發覺TLR的transmembrane region (TM)是決定其在細胞中位置的主要domain；也就是說有TLR9 TM的receptor一定表現在細胞內質網，而有TLR4 TM的receptor一定表現在細胞膜上(如圖一b)

              a                              b

                                 圖一

接著作者改造TLR9，將TLR9的extracellular domain接在TLR4的TM和intracellular domain上(TLR9N4C，如圖二a)，而該TLR9N4C會表現在cell membrane上，並且可接受CpG DNA刺激而活化(如圖二b c)。

                   a

                          b

                     c

                           圖二

進一步研究發現TLR9N4C對viral DNA是不活化的，但對wild type TLR9不反應的哺乳類動物DNA卻是會反應(圖三 a b)，最後發現造成TLR9N4C和wild type TLR9對DNA反應不同是因為一般DNA在細胞外就會被DNase I所分解，所以不能活化位在細胞內的wild type TLR9，但TLR9N4C卻表現在細胞膜上，所以可以在DNA被完全分解前就先活化了(圖三c)。以上的結果告訴我們，TLR9在細胞中的位置，對其正確適當地對CpG DNA發生反應，是很重要的。

                 a                              b

                             c

                           圖三