摘要：先天免疫在RNA病毒防御过程中起到了关键性作用，这一过程需要前哨蛋白参与。当前哨蛋白，如RIG-I样受体（RIG-I–like receptor，简称RLR） 家族中的前哨蛋白，感知病毒RNA基序，诱导I型和III型干扰素 （interferons，简称IFN

撰文丨我的闺蜜老红帽

先天免疫在RNA病毒防御过程中起到了关键性作用，这一过程需要前哨蛋白参与。当前哨蛋白，如RIG-I样受体（RIG-I–like receptor，简称RLR） 家族中的前哨蛋白，感知病毒RNA基序，诱导I型和III型干扰素 （interferons，简称IFN） 、促炎细胞因子和细胞防御基因，从而建立抗病毒状态时，就会启动针对RNA病毒的先天免疫【1, 2】。尽管强大的抗病毒应答是限制病毒感染所必需的，但其异常诱导可能导致炎症和自身免疫性疾病【3】。抗病毒免疫信号需要严格控制，以有效防御病毒，同时限制组织损伤。揭示抗病毒信号调控的原理对于制定针对病毒感染和炎症性疾病的治疗策略具有重要意义。

在细胞质溶胶中检测到病毒RNA后，RLRs RIG-I和MDA5转运到内质网 (ER) -线粒体和其他细胞器接触位点，在那里它们触发接头蛋白，线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS） 的寡聚化【4-6】。寡聚的MAVS作为募集多种蛋白质的平台，这些蛋白质一起组织成一个高阶信号复合体 （称为MAVS信号体） 。在MAVS信号体上，激酶TBK1和IKK-e以及IkB复合物磷酸化并激活转录因子干扰素调节因子3 （IRF3） 和核因子kB (NF-kB) ，然后诱导IFN和抗病毒基因程序。MAVS信号体需要一系列蛋白-蛋白相互作用和特定亚细胞位点的翻译后修饰 （PTMs） 来实现有效的信号转导。

随着蛋白质组学技术的迭代，已发现与RNA相互作用的蛋白质数量大大增加。RNA可以以序列和结构依赖的方式与蛋白质相互作用；这种能力是推动RNA发挥多种功能的关键因素，这些功能远远超出了它作为DNA和蛋白质之间的中介的作用。RNA可以招募蛋白质并促进它们在分子复合物内的相互作用。核糖体RNA就是一个例子，它作为几十种相互作用的蛋白质的支架来构建核糖体。长链非编码RNA和mRNA的3 ‘非翻译区 （untranslated regions，简称UTRs） 同样可以作为分子向导或支架来调节蛋白质和蛋白质复合物的功能。此外，RNA结合可导致蛋白质的构象或功能改变，从而变构影响其在信号传导和细胞生物学过程中的功能。然而，大部分已被证明可以结合RNA的蛋白质并不包含任何典型的RNA结合结构域。这突出了广泛的RNA介导的大分子蛋白复合物及其功能调控的可能性。

尽管蛋白质-蛋白质相互作用和翻译后修饰对于通过MAVS信号体的抗病毒信号传导至关重要，但细胞RNA分子在这一过程中的作用尚不清楚。过去十年的研究表明，越来越多的蛋白质和蛋白质复合物可以通过无序或未表征的结构域与RNA相互作用。因此，细胞中大多数RNA-蛋白相互作用的功能仍未被探索。RNA相互作用可以通过变构或作为向导、伴侣或支架改变蛋白质复合物的功能，但RNA如何影响免疫信号平台的形成和功能尚未揭示。

近日，来自美国华盛顿大学的Ram Savan研究组在Science上发表题为Cellular RNA interacts with MAVS to promote antiviral signaling的文章，证实非病毒RNA可以与RLR-MAVS通路蛋白质相互作用并传递信号。

在响应RLR信号时，MAVS信号体激活，转录因子IRF3磷酸化。作者发现，核糖核酸酶 （RNase） 处理后，IRF3磷酸化水平降低。同样，转录因子NF-kB p65对MAVS激活的磷酸化反应在RNase的存在下也较低。这表明细胞RNA可能有助于MAVS信号体的激活。通过使用蔗糖梯度超离心，作者确定了激活的MAVS信号体的密度，并且，激活MAVS信号体，要么通过感应RLR依赖的病毒RNA；要么在没有病毒RNA的情况下通过MAVS过表达激活。而且，在未经和经RNase处理的情况下，MAVS信号体活化水平明显不同，这表明MAVS可以直接与细胞RNA结合。

人和小鼠的MAVS都可以与RNA相互作用。而且，在缺乏RIG-I和MDA5的细胞中，MAVS与RNA仍旧发生相互作用，这说明MAVS-RNA相互作用及其在IRF3磷酸化中的功能独立于RLRs RIG-I和MDA5。作者还利用红外染色交联和免疫沉淀 （infrared dye crosslinking and immunoprecipitation，简称irCLIP） 技术研究了一系列MAVS蛋白突变体，发现MAVS通过一个大的中心结构域与RNA直接相互作用，并具有保守的无序性。这个内在无序的区域对于MAVS-RNA结合来说既是必要的也是充分的，而RNA结合既不需要N端caspase激活和募集结构域，也不需要指示亚细胞定位的C端跨膜结构域。从APOBEC1介导的分析中，作者发现MAVS优先与超过100种细胞mRNA的3 ‘UTRs相互作用，包括IFN激活的转录本IFIT2和PMAIP1。

作者还使用质谱法鉴定在没有或存在RNase处理的情况下与MAVS相互作用的蛋白质，以及在RNA存在下，与MAVS相互作用水平增加或减少的蛋白质，并进行了小干扰RNA筛选，以研究它们是否在RLR激活后改变IFN诱导。GPX8、GDI2、RAB13、ZNF622的表达均可促进IFN的诱导，从而限制水泡性口炎病毒 （vesicular stomatitis virus） 在细胞中的复制。

综上所述，本研究揭示了细胞RNA在MAVS信号体活化过程中的激活功能，从而促进RLR启动的抗病毒信号传导。尽管MAVS缺乏规范的RNA结合结构域，但作者的数据表明，它的无序结构域允许它与RNA相互作用，从而增强了RNA调节与最大抗病毒应答所需因子的关联。作者的工作为MAVS信号通路增加了一个重要的调控机制，并强调了其他免疫信号复合物也可能存在类似的调控机制。随着RNA越来越多地被视为药物和成药靶标，这为基于RNA的治疗方法对抗感染和自身免疫开辟了潜力。

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参考文献

1. J. Rehwinkel, M. U. Gack, RIG-I-like receptors: Their regulation and roles in RNA sensing.Nat. Rev. Immunol.20, 537–551 (2020). doi: 10.1038/s41577-020-0288-3; pmid: 32203325

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3. Y. J. Crow, J.-L. Casanova, Human life within a narrow range: The lethal ups and downs of type I interferons.Sci. Immunol.9, eadm8185 (2024). doi: 10.1126/sciimmunol. adm8185; pmid: 38968338

4. H. Kato et al., Differential roles of MDA5 and RIG-I helicases in the recognition of RNA viruses.Nature441, 101–105 (2006). doi: 10.1038/nature04734; pmid: 16625202

5. S. M. Horner, H. M. Liu, H. S. Park, J. Briley, M. Gale Jr., Mitochondrial-associated endoplasmic reticulum membranes (MAM) form innate immune synapses and are targeted by hepatitis C virus.Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 108, 14590–14595 (2011). doi: 10.1073/pnas.1110133108; pmid: 21844353

6. E. Dixit et al., Peroxisomes are signaling platforms for antiviral innate immunity.Cell141, 668–681 (2010). doi: 10.1016/ j.cell.2010.04.018; pmid: 20451243

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来源：老何的科学讲堂