核苷酸结合寡聚化结构域蛋白 1; NOD1

半胱天冬酶招募结构域蛋白4；CARD4

HGNC 批准的基因符号：NOD1

细胞遗传学定位：7p14.3 基因组坐标（GRCh38）：7:30,424,527-30,478,784（来自 NCBI）

▼ 说明

当模式识别受体（PRR）检测到组织损伤或微生物感染时，就会触发炎症反应。NOD1属于PRRs的核苷酸结合寡聚化结构域（NOD）样受体家族（Keestra-Gounder等人总结，2016）。

▼ 克隆与表达

哺乳动物中的 APAF1（602233）和线虫中的 Ced4 是细胞内蛋白家族的成员，该家族由 N 端半胱天冬酶招募结构域（CARD）、位于中心的核苷酸结合结构域（NBD）和 C -末端调节域，在 APAF1 的情况下由 WD40 重复序列组成。APAF1 WD40 重复序列充当线粒体损伤的识别域，通过与半胱天冬酶-9（CASP9; 前域）的同源 CARD-CARD 相互作用，导致 APAF1 寡聚化并最终凋亡。602234）。Bertin等人（1999）通过在专有的EST数据库中搜索编码CARD基序的序列，然后筛选内皮细胞cDNA文库，获得了编码CARD4的cDNA。推导的 953 个氨基酸的 CARD4 蛋白包含一个 N 端 CARD 基序、一个 NBD，并且与 APAF1 不同，其 C 端有 10 个串联富含亮氨酸重复序列（LRR）。Northern 印迹分析揭示了 4.5 kb 转录物在成人心脏、脾脏和肺以及许多癌细胞系和胎儿组织中的丰富表达。

Inohara等人（1999）使用类似的方法克隆并表征了CARD4，他们将其称为NOD1。Northern 印迹分析检测到 NOD1 的广泛表达。原位杂交分析显示Nod1在第15.5天小鼠胚胎中的表达相对受限。共聚焦显微镜证明 NOD1 是一种胞质蛋白。

▼ 基因结构

Inohara等（1999）通过基因组序列分析确定NOD1基因含有7个编码外显子和7个非编码外显子。

▼ 测绘

Inohara等人（1999）通过基因组序列分析确定NOD1基因定位于7p15-p14。

▼ 基因功能

Bertin et al.（1999）通过以CARD4的CARD结构域为诱饵筛选乳腺、前列腺和脑cDNA文库的酵母2-杂交分析以及免疫共沉淀分析，发现其与RICK的CARD（RIPK2；RIPK2；RIPK1）优先相互作用。603455）。荧光素酶报告基因分析表明，CARD4 的 CARD 结构域（而非 APAF1 的 CARD 结构域）以浓度依赖性方式有效诱导核因子 kappa-B（参见 164011）的激活，但不诱导 JUN N 末端激酶（参见 601158）的激活。。

Inohara等人（1999）的免疫共沉淀分析表明，NOD1优先与含有CARD或死亡效应域（DED）的前半胱天冬酶以及自身、RICK和CLARP（CFLAR; 603599），但不支持 RAIDD（CRADD; 603454）、APAF1、NIK（604655）或其他含有CARD或DED的蛋白质。功能分析表明，NOD1 的 CARD 和 NBD 增强 CASP9 诱导的细胞凋亡，但不增强其他半胱天冬酶或 CLARP 诱导的细胞凋亡，而 LRR 则不然。研究发现 CARD 对于 NOD1 结合和激活 CASP9 以及促进细胞凋亡至关重要。Inohara et al.（1999）也观察到NOD1在NFKB激活中与RICK相互作用。

Chamaillard et al.（2003）指出，NOD2/CARD15（605956）识别几乎所有细菌细胞壁肽聚糖（PGN）中保守的胞壁酰二肽（MDP），并且NOD1通过其介导对各种革兰氏阴性菌的反应性。 C 端 LRR。他们利用生化和遗传学方法证明，含有γ-D-谷氨酰-内消旋二氨基庚二酸（iE-DAP）的PGN独特地存在于革兰氏阴性杆菌和特定的革兰氏阳性菌中，并被NOD1介导的途径识别。Nod1 缺陷的小鼠巨噬细胞不能分泌细胞因子来响应合成的 iE-DAP，也不能引发脂多糖反应。Chamaillard et al.（2003）通过iE-DAP的检测得出结论，NOD1作为一部分细菌的细胞内模式识别受体。他们提出，鉴于 NOD1 和 NOD2 识别的非重叠 PGN 衍生结构，通过用 ie-DAP 类似物刺激肠道部位的 NOD1 信号传导，有可能恢复克罗恩病患者（266600）缺陷的 NOD2 功能。

Girardin et al.（2003）证明，人类NOD1特异性检测革兰氏阴性细菌肽聚糖中独特的含有二氨基庚二酸的N-乙酰葡萄糖胺-N-乙酰胞壁酸（GlcNAc-MurNAc）三肽基序，从而激活转录因子NF- kappa-B 途径。此外，他们还表明，在上皮细胞中，NOD1对于细胞内革兰氏阴性细菌的传感是不可或缺的。

da Silva Correia等人（2006）利用NOD1缺陷且完整的人乳腺癌细胞系发现细胞凋亡需要NOD1。植入雌激素颗粒的严重联合免疫缺陷（SCID）小鼠在注射 NOD1 缺陷细胞时，会比注射亲本细胞系时长出更大的肿瘤。重新引入NOD1的NOD1缺陷细胞注射到SCID小鼠体内时不会产生肿瘤。Da Silva Correia et al.（2006）提出先天免疫系统部分通过NOD1途径调节肿瘤生长。

肠道淋巴组织产生菌群反应性 IgA 生成 B 细胞，包括派尔淋巴结和肠系膜淋巴结以及大量孤立的淋巴滤泡（ILF）。Bouskra et al.（2008）表明，来自革兰氏阴性菌的肽聚糖通过被上皮细胞中的NOD1先天受体、β-defensin-3（606611）-和CCL20识别来诱导小鼠ILF的发生是必要且充分的（601960）通过趋化因子受体CCR6（601835）介导的信号传导。ILF 成熟为大 B 细胞簇需要随后通过 Toll 样受体检测细菌。在缺乏 ILF 的情况下，肠道细菌群落的组成会发生深刻的改变。Bouskra et al.（2008）得出结论，肠道细菌共生体和免疫系统通过先天检测系统进行交流，产生适应性淋巴组织并维持肠道稳态。

Yeretssian等人（2011）利用全基因组RNA干扰来鉴定调节肠上皮细胞中NOD1炎症反应的候选基因。他们的结果揭示了先天免疫和细胞凋亡之间存在显着的串扰，并确定 BID（601997）是炎症反应的关键组成部分。耗尽 BID 的结肠细胞或来自 Bid-null 小鼠的巨噬细胞在响应 NOD 激活的细胞因子产生方面明显有缺陷。此外，Bid-null 小鼠对局部或全身暴露于 NOD 激动剂或其对实验性结肠炎的保护作用没有反应。从机制上讲，BID 与 NOD1、NOD2 和 I-kappa-B 激酶复合物相互作用（见 600664），影响 NF-kappa-B 和细胞外信号调节激酶（ERK；见601795）信令。Yeretssian等人（2011）得出的结论是，他们的结果定义了BID在炎症和免疫中孤立于其凋亡功能的新作用，进一步证明了凋亡和免疫机制之间的进化保守性。

Nachbur et al.（2012）使用与 Yeretssian et al.（2012）相同品系的 Bid-null 小鼠，发现这些小鼠对 NOD 配体的反应与野生型小鼠相似，并且 NFK-β 或 ERK 激活细胞因子分泌的水平BID 缺失的骨髓源性巨噬细胞（BMDM）与野生型反应无法区分。Nachbur et al.（2012）因此提出应重新评估BID在炎症和先天免疫中的非凋亡作用。为了了解他们的结果与 Yeretssian 等人（2012）的结果之间的差异，Nachbur 等人（2012）从野生型、Bid-null 和 Ripk2-null 小鼠中生成 BMDM，并在体外激活这些细胞中的 NOD 信号传导 2单独的方法。无论使用何种方法，Nachbur 等人（2012）在 Bid-null 和野生型 BMDM 中观察到 IL6（147620）分泌水平相当，而 Ripk2-null 细胞对任何处理均无反应。Nachbur 等人（2012）使用 4 种不同的 NOD 激活方案评估了 NFK-β 和 ERK 信号传导的激活，并且无论采用哪种方法，都检测到 Bid 缺陷的 BMDM 中 NFK-β 激活和 ERK 磷酸化的正常水平。他们得出结论，BID 对于 NOD 信号传导不是必需的。Yeretssian 等人（2012）回答说，根据 Nachbur 等人（2012）提出的不同数据很难得出任何结论，并且尽管 NOD 信号传导需要 BID 的程度可能随细胞环境和细胞环境的不同而变化。环境和疾病条件下，他们关于 BID 有助于 NOD 介导的反应的结论是可重复的，并且已被孤立重复。

Keestra et al.（2013）证明NOD1通过监测小Rho GTPases的激活状态来感知胞质微生物产物。通过细菌递送或肠道病原体沙门氏菌的毒力因子 SopE 的异位表达来激活 RAC1（602048）和 CDC42（116952），触发 NOD1 信号通路，随后由 RIP2（603455）介导诱导 NF-kappa-B（见164011）依赖性炎症反应。同样，肽聚糖激活 NOD1 信号通路需要 RAC1 活性。此外，Keestra et al.（2013）表明，组成型活性形式的RAC1、CDC42和RHOA（165390）激活了NOD1信号通路。

Keestra-Gounder 等人（2016）利用小鼠和人类细胞，鉴定出 NOD1 和 NOD2 是内质网（ER）应激诱导的炎症介质。ER 应激的诱导以 NOD1/NOD2 依赖性方式触发 IL6 的产生。感染流产布鲁氏菌的小鼠会以不依赖于 TLR 的方式诱导 ER 应激，并以依赖于 Traf2（601895）、Nod1/Nod2 和 Rip2 的方式引发炎症和 Il6 的产生。B. 流产引起的炎症和 Il6 的产生可以通过 ER 应激抑制剂或 Ire1a（ERN1; 604033）激酶抑制剂。Keestra-Gounder 等人（2016）得出结论，NOD1/NOD2 依赖性途径介导 ER 应激诱导的促炎症反应，提供了 NOD1、NOD2 与涉及 ER 应激的炎症性疾病（如克罗恩病和 2 型）之间的联系。糖尿病（NIDDM；125853）。

Watanabe et al.（2010）表明，NOD1被其配体壁肽激活后，通过丝氨酸-苏氨酸激酶RICK（RIPK2；RIPK2；RIPK2；603455）并导致I型干扰素（例如IFNA1、147660）的产生。他们发现NOD1配体刺激上皮细胞会增强趋化因子IP10（CXCL10;）的产生。147310）和ITAC（CXCL11; 604852），在存在或不存在 IFN-γ（147570）的情况下，但这种增强仅限于与参与 Th1 反应的细胞因子相关的趋化因子。对促进RICK诱导IP10产生的分子相互作用的分析表明，RICK与TRAF3（601896）相互作用，导致TRAF3下游组件TBK1（604834）和IKK-ε（605048）的激活。这导致IRF7（605047）激活并产生IFN-β（147640），然后激活ISGF3复合物（STAT1, 600555; STAT2，600556；IRF9, 147574），它诱导 IP10 的转录。

▼ 分子遗传学

Hysi等人（2005）指出，儿童时期接触微生物可以通过未知的机制预防哮喘（600807）。先天免疫系统能够通过各种 PRR 识别微生物成分，其中包括 NOD1，这是一种细胞内 PRR，可响应细菌二氨基庚二酸而引发炎症。Hysi等人（2005）在9号内含子开头附近发现了一个插入缺失多态性（ND1+32656），该多态性约占2个家系中血清总IgE（见147050）变异的7%。在一项针对 600 名哮喘儿童和 1,194 名超正常对照的孤立研究中，插入等位基因与高 IgE 水平以及哮喘相关。Hysi et al.（2005）假设细胞内对特定细菌产物的识别可能影响儿童哮喘的发生。

NOD2（CARD15）基因变异在炎症性肠病（IBD）易感性中的作用的鉴定；参见266600），无论是克罗恩病还是溃疡性结肠炎，都强调了先天免疫系统在IBD发病机制中的作用。McGovern et al.（2005）在一组 556 个 IBD 三人组中发现 NOD1 末端外显子的单倍型与炎症性肠病（多等位基因 p = 0.0000003）之间存在很强的关联。复杂功能性NOD1插入缺失多态性的缺失等位基因（ND1+32656*1；在不相关的病例和对照中，部分鉴定为rs6958571）与早发IBD显着相关（p = 0.0003）。

▼ 进化

Vasseur等人（2012）利用群体遗传学方法定义了自然选择驱动不同人群中NOD样微生物受体（NLR）进化的方式，鉴定了2,084个SNP，其中包括396个非同义SNP、4个无义变异体、和 12 个编码区插入/删除。总体而言，NALP亚家族的成员，包括NLRP1（606636）至NLRP14（609665），经历了强烈的纯化选择，功能多样性很少。相比之下，NOD/IPAF 亚家族的成员，包括 NOD1 至 NOD4（NLRC5；613537），以及NOD9（NLRX1; 611947）、CIITA（MHC2TA；600005）和NLRC4（606831）均经历了弱负选择。在将研究范围扩大到微生物传感器的其他主要家族后，Vasseur等人（2012）区分了3组进化模式不同的先天免疫基因：那些处于强选择性约束下的基因（大多数NALP和内体Toll样受体） , TLR3; 603029）），约束较弱的（大多数NOD/IPAF和胞质RIGI样受体（例如DDX58；609631）），以及那些似乎没有偏离中性的（大多数细胞表面Toll样受体（例如，TLR1；601194））。

▼ 动物模型

Clarke等人（2010）使用Nod1 -/-小鼠表明，肠道细菌菌群（微生物群）是肽聚糖的来源，肽聚糖可以系统地启动先天免疫系统并增强骨髓源性中性粒细胞的杀伤作用，而这需要Nod1 。中性粒细胞功能的增强与血清肽聚糖浓度相关。微生物群耗竭后中性粒细胞功能的恢复可以通过给予 Nod1 配体来实现。Nod1 -/- 小鼠比野生型小鼠更容易患肺炎球菌败血症。Clarke et al.（2010）的结论是，通过广谱抗生素消除微生物群可能会对感染的先天免疫反应产生不利后果。

T辅助细胞17（Th17）是CD4（186940）阳性辅助T细胞的一个亚群，其特征是分泌IL17（603149）和IL22（605330）。Geddes 等人（2011）用啮齿类柠檬酸杆菌或鼠伤寒沙门氏菌感染小鼠，观察到触发早期 Il17 的产生，这对于 Cd4 阳性辅助 T 细胞介导的宿主防御至关重要。Th17 反应主要发生在盲肠，并由受 Nod1 和 Nod2 调节的先天 Th17 细胞介导。同时缺乏Nod1和Nod2的小鼠由于Il6（147620）生成不足而无法诱导早期Th17反应。Geddes等（2011）得出结论，NOD固有Th17轴依赖于IL6表达并需要肠道微生物群来诱导，是针对细菌病原体的粘膜免疫的关键要素。

Chaves de Souza 等人（2016）在微生物诱导的牙周炎模型中研究了缺乏 Nod1 的小鼠。使用微计算机断层扫描，他们发现Nod1的缺失显着加剧了革兰氏阴性菌诱导的骨吸收，同时破骨细胞数量增加。对革兰氏阳性菌的反应显着减弱。Chaves de Souza et al.（2016）提出NOD1在牙周炎模型中发挥骨保护作用，可能是通过减少促炎介质的表达来实现的。