代謝重編程在包括樹突狀細胞 (DCs) 在內的免疫細胞的分化和功能中起著關鍵作用。調節性 DCs 可在脾基質等局部組織壁龕中產生，是維持免疫耐受的基質調控免疫應答的重要組成部分。代謝酶和代謝物在調節細胞識別和功能中發揮重要作用，它們在賦予DC耐受性特性中的作用亟待解決：如代謝物是否通過調節非常規翻譯后修飾(如琥珀酰化)？及其如何選擇性參與該過程的代謝酶的功能來調節調節性DC的功能？

2023年5月，海軍軍醫大學/中國醫學科學院/南開大學曹雪濤院士、海軍軍醫大學劉娟教授及團隊在免疫學專業期刊Journal of Autoimmunity（IF=12.8）發表題為“Metabolic enzyme Suclg2 maintains tolerogenicity of regulatory dendritic cells diffDCs by suppressing Lactb succinylation”的研究論文，結合代謝組學、轉錄組學和蛋白質組學，揭示了琥珀酸輔酶 A 連接酶亞基 β （Suclg2）是維持 diffDCs 免疫調節功能所必需的代謝酶，通過抑制Lactb的琥珀酰化，阻止NF-κB信號激活，下調Ccl5、Il12b等促炎細胞因子的表達，將成熟DC的促炎狀態重編程為致耐受性表型，為 DCs 免疫和耐受代謝調節的機制提供了新見解。（麥特繪譜提供Q300全定量代謝組檢測服務）

研究流程

取骨髓細胞培養6d，在培養的第七天用LPS刺激，抗體篩選出成熟的樹突狀細胞（maDCs），隨后與脾間質細胞共同培養5-9d，誘導出耐受性樹突狀細胞（diffDCs），進行靶向代謝組學、轉錄組學和非標記定量蛋白質組學分析。

研究結果

 1. 調節型DC中琥珀酸水平降低，Suclg2表達增加

研究人員觀察到diffDCs表現出典型的耐受性表型和作為調節性DCs的功能，進一步對maDCs和diffDCs進行代謝組學和轉錄組學分析，結果顯示與maDCs相比，diffDCs分化期間天冬氨酸、丙氨酸和谷氨酸代謝顯著改變，特別是L-丙氨酸、L-谷氨酸、L天冬氨酸和琥珀酸在diffDC-D5中濃度顯著上調，但在diffDC-D9中下降至較低水平。此外，diffDCs中的N -乙酰- L-天冬氨酸顯著上調，γ-氨基丁酸顯著下調。隨后對差異表達基因進行代謝途徑富集分析，發現碳代謝是diffDCs中顯著上調的前3個代謝途徑之一，而在與碳代謝途徑相關的20個代謝酶基因中，Suclg2是其中上調最多的代謝酶。這些結果表明，diffDCs表現出以琥珀酸減少為特征的代謝改變，并且GFP特異性琥珀酸-輔酶A連接酶Suclg2在diffDCs中增加。

圖1. diffDC中Suclg2表達增加的同時琥珀酸水平降低

2. Suclg2的作用機制

Suclg2沉默可以將diffDC中共刺激分子CD40的受抑制表達恢復到與maDC類似的表達水平，而不影響maDC在表型水平上的成熟。并且Suclg2在支持線粒體功能和穩定狀態下的呼吸的同時，阻止炎性狀態下的糖酵解活化。進一步表明了Suclg2對于維持diffDC的耐受性至關重要。

Suclg2沉默實驗也揭示了Suclg2可以阻止diffDC中NF-κB信號通路的激活。此前研究顯示Suclg2催化琥珀酸和琥珀酰輔酶A的可逆轉化，可以通過將琥珀酰輔酶A轉移至賴氨酸殘基而通過琥珀酰化來調節蛋白質功能。本研究通過同源染色體組合構建Suclg2fl/-  Itgax-Cre+和對照組Suclg2fl/-  Itgax-Cre–小鼠來研究琥珀酰化和suclg2的免疫作用，揭示了Suclg2可能通過抑制潛在蛋白靶點的賴氨酸琥珀酰化來阻止diffDC中NF-κB的激活。

3. Suclg2抑制Lactb蛋白琥珀酰化 

進一步鑒定琥珀酰化的蛋白質和特定的賴氨酸殘基，研究人員利用琥珀酰化修飾組學技術，對用或不用琥珀酸二乙酯處理，及SucIg2或模擬過表達質粒轉染的HEK293T細胞進行分析，結果發現高濃度的琥珀酸可以導致琥珀酰化豐度增加，同時，Suclg2過表達下調了一系列蛋白的琥珀酰化。KEGG通路富集結果顯示，高濃度琥珀酸酯作用下，被Suclg2顯著抑制賴氨酸琥珀酰化的蛋白與Hippo信號通路、中心碳代謝和細胞凋亡相關。值得注意的是，線粒體蛋白內酰胺酶β (Lactb)的賴氨酸殘基K252、K283和K284被顯著琥珀化。進一步驗證了在高琥珀酸水平下，Lactb是其琥珀酰化被Suclg2抑制的靶蛋白。

最后，研究人員證明了Lactb在調節NF-κB信號通路中的積極作用，即Suclg2可能通過抑制Lactb琥珀酰化來阻止炎癥狀態并維持調節性DC的耐受性功能。有趣的是，LPS刺激后，Lactb的mRNA水平迅速下降。因此，LPS下調Lactb可能是抑制NF-κB信號過度激活的一種內部負調控方式，其具體機制尚待進一步研究。

圖2. 高濃度琥珀酸作用下Suclg2抑制Lactb賴氨酸琥珀酰化

小結

綜上所述，調節性DC在基質驅動分化過程中，代謝酶Suclg2顯著上調，抑制Lactb琥珀酰化，從而阻止NF-κB信號通路的激活，下調促炎細胞因子如Ccl5、Il12b的表達，從而共同維持調節性DC的耐受性功能。本研究為加強調節性DC的耐受性提供了新的線索，這可能有助于開發基于DCs的抗炎癥或自身免疫性疾病的治療策略。

原文文獻

Xiaomin Zhang, et al. Metabolic enzyme Suclg2 maintains tolerogenicity of regulatory dendritic cells diffDCs by suppressing Lactb succinylation. Journal of Autoimmunity. 2023.

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