Nutrient Sensing by the Intestinal Epithelium Orchestrates Mucosal Antimicrobial Defense via Translational Control of Hes1

生物 赫斯1 细胞生物学 抗菌肽 抑制因子 免疫系统 防御素 PI3K/AKT/mTOR通路 抗菌剂 肠上皮 转录因子 免疫 心理压抑 微生物学 上皮 信号转导 先天免疫系统 Notch信号通路 免疫学 遗传学 基因表达 基因
作者
Shaonan Liang,Xue-kun Guo,Jiayao Ou,Rongyao Huang,Qing Xue,Bin Zhang,Yeonseok Chung,Wei Wu,Chen Dong,Xuerui Yang,Xiaoyu Hu
出处
期刊:Cell Host & Microbe [Cell Press]
卷期号:25 (5): 706-718.e7 被引量:27
标识
DOI:10.1016/j.chom.2019.03.012
摘要

Metabolic programs and host defense are highly integrated to ensure proper immune responses during stress. Central to these responses, mTOR regulates immune functions by sensing and integrating environmental cues, yet how these systems are coordinated at the intestinal surface remains undefined. We show that the antimicrobial peptide α-defensin is functionally sustained during nutrient deprivation because of regulation of the defensin-processing enzyme MMP7 by microbiota- and host-derived factors. Unlike other antimicrobial peptides, the MMP7-α-defensin axis remains active during nutrient fluctuations, providing essential protection against enteric pathogens. Sustained Mmp7 expression requires the microbiota and is mediated by de-repression of the transcription activator Atoh1 upon attenuation of the transcriptional repressor Hes1 in intestinal epithelial cells. Hes1 levels are regulated via mTOR and controlled translationally, constituting a metabolism-translation-transcription loop. Disrupting this loop by supplying nutrients paradoxically compromises antibacterial defense. Together, these results uncover a regulatory circuit that couples host nutrient status to epithelial antimicrobial immunity.

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