HGS

病毒性传染病严重危害人类生存和健康，宿主免疫监测系统通过模式识别受体（PRRs）检测病毒核酸。RIG-I（RNA传感器RIG-I）样受体（RLRs）是负责快速识别病毒RNA的细胞质RNA解旋酶。在细胞质中识别病毒衍生的RNA后，RIG-I和MDA5与关键的衔接分子MAVS（线粒体抗病毒信号蛋白）相互作用，传递病毒信号。MAVS随后在线粒体上迅速形成朊病毒样聚集体，以触发下游TBK1和IRF3的激活，从而进一步诱导I型干扰素（IFN）和干扰素刺激基因（ISG）的产生。RIG-I和MDA5的适度表达和激活对于诱导抗病毒先天免疫反应和促进IFN-β分泌至关重要。然而，不受抑制的RIG-I和MDA5的表达可能通过诱导RLR诱导的信号过度激活而导致自身炎症和自身免疫性疾病。因此，RLR信号传导的严格调控对于确保在没有有害免疫病理学的情况下成功消除病毒至关重要。运输所需的内体分选复合物（ESCRT）系统能够捕获泛素化的蛋白质，并将其分选到晚期内体的管腔内小泡中。这些小泡成熟为多泡体/MVBs，最终与溶酶体融合促使蛋白质降解。然而，ESCRT系统在RLRs降解中的作用目前尚不清楚。近日，山东大学基础医学院高成江教授团队在Autophagy在线发表题为 LTN1 promotes RLR degradation to inhibit immune response to RNA virus through the ESCRT pathway 的研究成果，揭示了RIG-I和MDA5降解的新机制，并确定了LTN1在负调控RLR介导的抗病毒先天免疫中的作用，这可能为干预病毒感染提供新的靶点。病毒感染机体的大量复制会触发核糖体相关蛋白质量控制（ribosome-associated quality control，RQC）系统活化，导致宿主蛋白质合成稳态失衡，但RQC系统在抗病毒免疫反应中的功能和调控机制并不清楚，因此作者首先验证了RQC系统核心组分LTN1的抗病毒功能。作者构建了LTN1条件敲除小鼠，通过体外培养腹腔巨噬细胞、骨髓来源的巨噬细胞，用5’PPP-RNA、SeV、EMCV等分别刺激，发现LTN1敲除的巨噬细胞表达I型干扰素的能力增强；LTN1缺失后，VSV病毒的复制受到抑制。通过免疫印迹实验发现RLR信号通路中IRF3和TBK1的磷酸化在敲除LTN1的细胞中明显升高，这表明敲除LTN1促进了RLRs信号通路的激活进而促进了I型干扰素的产生。作者进一步研究了LTN1在体内抗病毒反应中的生理意义。相比于野生型小鼠，作者发现在LTN1敲除小鼠血清中VSV病毒诱导的IFNB的分泌明显升高，小鼠的脾脏、肝脏和肺中，Ifnb1的表达上调，VSV病毒的复制和滴度的明显降低，VSV感染后观察到严重的肺损伤相比于野生型小鼠明显减轻，死亡率下降。这些发现表明LTN1缺陷小鼠比野生型小鼠更能抵抗RNA病毒感染。为了揭示LTN1抑制RLR介导的免疫的分子机制，作者通过qRT-PCR，免疫共沉淀，免疫荧光等实验技术明确LTN1的靶点为RIG-I及MDA5，并促进两者降解。RQC系统关键组分NEMF、TCF25可与LTN1形成复合物帮助有缺陷或异常的多肽降解。因此作者分别构建了NEMF、TCF25 293T敲除细胞系，研究发现敲除NEMF或TCF25，LTN1仍就促进的RIG-I和MDA5蛋白降解。这提示LTN1可能独立于RQC系统发挥新功能。作者进一步研究发现，LTN1与RIG-I及MDA5在内体上存在共定位，ESCRT-0包括HGS和STAM，它们对于将泛素化的物质分选到内体中至关重要。作者在细胞中敲低或者敲除HGS和STAM组分，LTN1不再促进的RIG-I和MDA5蛋白降解。这些数据表明LTN1通过ESCRT系统介导RIG-I和MDA5的降解。LTN1是一种参与核糖体异常新生链泛素化修饰的E3泛素连接酶，同时ESCRT系统也主要降解泛素化的蛋白。因此，作者接下来探究了LTN1介导的RIG-I和MDA5的降解是否通过蛋白泛素化发生。通过免疫共沉淀实验，作者发现LTN1 明显增加了RIG-I和MDA5的K63链接的泛素化水平，但是LTN1缺失RING结构域或酶活位点突变后仍然可以增加RIG-I和MDA5的泛素化水平，这些数据表明，LTN1独立于其E3酶活性促进RIG-I和MDA5的多泛素化。因此作者假设LTN1可能招募其他E3连接酶进行K63连接的多泛素化。通过对LTN1相互作用蛋白的质谱分析，作者发现E3泛素连接酶TRIM27是LTN1潜在的候选结合蛋白。进一步通过重组蛋白体外结合实验显示TRIM27不能直接与RIG-I和MDA5相互作用，LTN1促进了TRIM27与RIG-I和MDA5的相互作用。体外泛素化实验表明LTN1招募E3泛素连接酶TRIM27促进了RIG-I和MDA5的泛素化。在这项研究中，作者发现LTN1可以增加RIG-I和MDA5的K63连接的多泛素化。这种K63连接的多泛素化通过ESCRT依赖性途径促进RIG-I和MDA5蛋白的分选和降解。进一步的通过质谱发现LTN1通过招募E3泛素连接酶TRIM27介导了RIG-I和MDA5的K63连接的多泛素化。LTN1敲除能够促进小鼠对RNA病毒感染的先天抗病毒免疫反应。因此，该工作揭示了RIG-I和MDA5降解的新机制，并确定了LTN1在负调控RLR介导的抗病毒先天免疫中的作用，这可能为病毒感染的干预提供新的靶点。山东大学基础医学院博士研究生秦菲、蔡宝珊为本文共同第一作者，山东大学高成江教授、刘冰玉教授为共同通讯作者。原文链接：https://www.tandfonline.com/doi/full/10.1080/15548627.2023.2291939识别微信二维码，添加生物制品圈小编，符合条件者即可加入生物制品微信群！请注明：姓名+研究方向！版权声明本公众号所有转载文章系出于传递更多信息之目的，且明确注明来源和作者，不希望被转载的媒体或个人可与我们联系(cbplib@163.com)，我们将立即进行删除处理。所有文章仅代表作者观点，不代表本站立场。

cGAS–STING通路是一种进化上保守的免疫信号通路，对微生物防御至关重要（STING：天然免疫新核心，免疫治疗新靶点）。与其他主要依赖于固定信号事件的先天免疫途径不同，STING在细胞中具有高度的流动性，流动性异常与神经退行性疾病等相关。STINGSTING是一种跨膜蛋白，以二聚体的形式存在于内质网上，其CDN结合结构域面对细胞质。在配体结合之前，每个STING单体的连接区域被交叉，配体结合结构域位于各自的跨膜结构域的另一侧。cGAMP的结合诱导了连接体区域的结构重排，其中配体结合结构域被旋转到与跨膜结构域平行。这种旋转被认为是STING激活和内质网通过COPII囊泡离开的关键。然后STING易位到内质网中间室（ERGIC）和高尔基体，在那里它招募激酶TBK1，它磷酸化STING本身和转录因子IRF3。磷酸化的IRF3易位到细胞核，启动IFN-I基因和ISGs的转录。此外，在这一过程中，STING激活了其他IFN非依赖的信号通路，分子细节未知。STING囊泡然后退出反式高尔基网络（TGN），继续前往核内体和溶酶体，在那里，STING囊泡最终被降解以终止信号传导。STING转运三步1. STING在内质网上STING不包含将其引导到内质网的信号序列，但为什么STING定位于内质网，并保持在内质网?帮助内质网保持STING的过程包括Ca2+传感器基质相互作用分子1（STIM1）和逆行COPII囊泡运输。STIM1通过钙通道控制Ca2+进入内质网，这在淋巴细胞的激活和增殖中至关重要。STIM1也通过直接绑定STING的ER保留因子。使用2,3-cGAMP的刺激会破坏这种相互作用，从而允许STING内质网退出。STIM1的缺失从内质网释放出STING，导致tonic IFN-I信号。所以STIM1缺陷的患者同时出现淋巴细胞减少（由于淋巴细胞中的钙通量缺陷）和自身免疫病。高尔基体-内质网逆行穿梭也起着重要作用。STING不是简单地固定在静息状态下的内质网上；相反，它通过分泌途径不断移动。内质网保留因素和逆行穿梭的结合可能建立了STING内质网定位的“表象”。此外，还有其他的辅助因子负责调节内质网上的STING蛋白水平，包括toll相互作用蛋白（TOLLIP）、E3泛素连接酶三部分基序蛋白30α（TRIM30α）和PTPN1/ 2，它们分别调节稳态下STING的溶酶体和蛋白酶体降解。2. 从内质网转移至高尔基体配体结合后，STING开始从内质网易位到高尔基体，这个过程需要COPII囊泡的组装。Sar1、Sec13、和Sec31的丢失阻止了STING配体结合时离开内质网，并减弱了STING信号。除了经典的COPII囊泡装置外，内质网上的其他一些蛋白质和复合物对STING从内质网到高尔基体的运输也很重要。在没有转位子复合物成分TRAPβ的情况下，配体诱导的STING运输被阻止。内质网蛋白iRhom2促进TRAPβ和STING的相互作用。与TRAPβ缺陷类似，iRhom2的丢失也会阻止STING从ER离开。由于TRAPβ和iRhom2不影响COPII装置的蛋白质运输，它们可能调节内质网的横向移动，以到达ER出口位点。一旦STING到达高尔基体，就会引发一系列的生化事件：(1)通过CTT招募TBK1；(2) TBK1磷酸化STING（丝氨酸366）和自身；(3)STING使IRF3聚合并招募到ILxIS基序，TBK1磷酸化IRF3；(4) p-IRF3二聚并易位到细胞核以开启免疫基因表达。除了磷酸化，其他翻译后修饰对高尔基体上的刺信号至关重要。例如，STING在半胱氨酸88和91处被顺式高尔基体定位的酰基转移酶DHC3/7/15棕榈酰化。用硝基呋喃衍生物C-178、C-179和H-151阻断刺棕榈酰化，可以防止STING寡聚和信号体组装。多种蛋白（AMFR、INSIG1、ZDHHC1、RNF26、TRIM32和TRIM56）对STING的泛素化对高尔基体的信号转导也很重要。此外，一些蛋白质辅助因子直接或间接地促进高尔基体上刺信号体的形成。S6K和SREBP裂解激活蛋白（SCAP）促进IRF3招募到STING-TBK1。而核心自噬蛋白ATG9a在膜扩张中负调控STING-TBK1复合物的形式和下游IFN信号传导，蛋白磷酸酶Mg2+/Mn2+依赖的1a和蛋白磷酸酶6催化亚基通过去磷酸化抑制信号传导。IFN-高尔基体易位也是抑制独立活性所必需的。例如，STING介导的NF-κB信号通路需要TBK1与高尔基体上的刺c端结合，但不需要STING磷酸化。STING介导的自噬需要STING从内质网转移到ER-GIC，这是自噬膜的一个已知来源。STING介导的UPR和细胞死亡需要STING从内质网退出。有趣的是，STING介导的UPR和自噬活性都被定位到相同的基序上（一个包含氨基酸322-343的α-螺旋），这表明这两种活性可能依赖于一个尚未确定的共同过程。STING内质网单独退出（在到达ERGIC或高尔基体之前）是否诱导任何细胞信号也不清楚。3. 后高尔基体穿梭和溶酶体降解虽然有许多已知的STING辅助因子在内质网到高尔基体阶段起作用，但已知的高尔基体后STING转运的辅助因子要少得多。后高尔基体的STING运输减弱了IFN信号。因此，这些辅助因子的功能缺失将延长STING信号。一旦STING在高尔基体上被磷酸化，STING降解的过程就开始了。适配器蛋白复合物1（AP-1）结合一个双亮氨酸基序以及在STING CTT结构域磷酸化的S366残基。然后，AP-1将磷酸化的STING分类到clathrin蛋白包被的囊泡中，运输到内溶酶体。AP-1的抑制增强了STING信号。STING高尔基体出口也需要反式高尔基GRIP和包含蛋白2的螺旋-螺旋结构域2（GCC2/ GCC185）。GCC2属于TGN上的Golgin蛋白家族，通过APs将囊泡转移到RAB GTPases。TGN是一个主要的分拣枢纽，在这里各类物质被分类到各种运输工具，以贩运到细胞的不同区室)。一旦STING到达核内体，它再次被UBE2N泛素化。HGS、VPS37A、UBAP1、Tsg101和Vps4是STING辅助因子。C9ORF72和UNC93B1也能促进STING溶酶体降解，尽管分子细节仍有待确定。STING还驱动非经典的自噬，这可能有助于其自身被自噬小体降解。目前还不清楚STING囊泡是与溶酶体融合还是被溶酶体吞噬，以及膜拓扑结构在每种情况下是如何工作的。参考资料Chu, T.-T., X. Tu, K. Yang, J. Wu, J.J. Repa, and N. Yan. 2021. Tonic primeboost of STING signalling mediates Niemann-Pick disease type C. Nature. 596:570–57Decout, A., J.D. Katz, S. Venkatraman, and A. Ablasser. 2021. The cGAS-STING pathway as a therapeutic target in inflammatory diseases. Nat. Rev. Immunol. 21:548–569