The metabolite BH4 controls T cell proliferation in autoimmunity and cancer

自身免疫 四氢生物蝶呤 T细胞 GTP环水解酶I 细胞生长 细胞生物学 癌细胞 生物 一氧化氮 免疫学 生物化学 一氧化氮合酶 免疫系统 遗传学 癌症 内分泌学
作者
Shane J. F. Cronin,Corey R. Seehus,Adelheid Weidinger,Sébastien Talbot,Sonja Reißig,Markus Seifert,Yann Pierson,Eileen McNeill,Maria Serena Longhi,Bruna Lenfers Turnes,Taras Kreslavsky,Melanie Kögler,David Hoffmann,Melita Ticevic,Débora da Luz Scheffer,Luigi Tortola,Domagoj Cikes,Alexander Jaïs,Manu Rangachari,Shuan Rao
出处
期刊:Nature [Nature Portfolio]
卷期号:563 (7732): 564-568 被引量:257
标识
DOI:10.1038/s41586-018-0701-2
摘要

Genetic regulators and environmental stimuli modulate T cell activation in autoimmunity and cancer. The enzyme co-factor tetrahydrobiopterin (BH4) is involved in the production of monoamine neurotransmitters, the generation of nitric oxide, and pain1,2. Here we uncover a link between these processes, identifying a fundamental role for BH4 in T cell biology. We find that genetic inactivation of GTP cyclohydrolase 1 (GCH1, the rate-limiting enzyme in the synthesis of BH4) and inhibition of sepiapterin reductase (the terminal enzyme in the synthetic pathway for BH4) severely impair the proliferation of mature mouse and human T cells. BH4 production in activated T cells is linked to alterations in iron metabolism and mitochondrial bioenergetics. In vivo blockade of BH4 synthesis abrogates T-cell-mediated autoimmunity and allergic inflammation, and enhancing BH4 levels through GCH1 overexpression augments responses by CD4- and CD8-expressing T cells, increasing their antitumour activity in vivo. Administration of BH4 to mice markedly reduces tumour growth and expands the population of intratumoral effector T cells. Kynurenine-a tryptophan metabolite that blocks antitumour immunity-inhibits T cell proliferation in a manner that can be rescued by BH4. Finally, we report the development of a potent SPR antagonist for possible clinical use. Our data uncover GCH1, SPR and their downstream metabolite BH4 as critical regulators of T cell biology that can be readily manipulated to either block autoimmunity or enhance anticancer immunity.
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