CMI | 山东大学高成江团队在抗病毒天然免疫研究领域取得新进展

接头分子MAVS形成朊病毒样聚集体来控制RIG-I样受体(RLR)信号级联。Lys63 (K63)连接的多泛素化对MAVS聚集至关重要，但其潜在机制以及相应的E3连接酶和去泛素化酶(DUBs)仍不清楚。

2023年8月15日，山东大学高成江团队（刘峰为第一作者）在Cellular & Molecular Immunology（IF=24）在线发表题为“MAVS-loaded unanchored Lys63-linked polyubiquitin chains activate the RIG-I-MAVS signaling cascade”的研究论文，该研究发现RIG-I可以直接识别装载在MAVS上的K63连接的多泛素链，从而在CARDRIG-I-CARDMAVS相互作用的前提下启动RIG-I介导的MAVS聚集。

该研究发现Ube2N是MAVS的主要泛素结合酶，并发现Ube2N与E3连接酶Riplet和TRIM31合作，促进MAVS的非锚定K63连接的多泛素化。此外，作者发现USP10是一个直接DUB，可以从MAVS中去除未锚定的K63连接的多泛素链。一致地，USP10减弱RIG-I介导的MAVS聚集和I型干扰素的产生。缺乏USP10的小鼠对RNA病毒感染表现出更强的抵抗力。该研究提出了一个以前未知的由MAVS连接的无锚定的K63连接的多泛素链触发的RLR信号级联激活机制，并建立了DUB USP10和E2:E3对Ube2N-Riplet/TRIM31作为病毒感染时无锚定的K63连接的MAVS泛素化和聚集的特定调控系统。

先天免疫是抵御病毒、细菌和寄生虫等病原体入侵的第一道防线。病原体相关分子模式(Pathogen-associated molecular patterns, PAMPs)，如病毒核酸，可被模式识别受体(pattern recognition receptor, PRRs)感知，并触发信号转导级联反应，最终产生I型干扰素(IFNs)。IFN-α/β进一步引发下游信号转导，并导致转录诱导广泛的干扰素刺激基因(ISGs)编码抗病毒分子，共同抑制病毒复制和组装。

病毒RNA通过胞质RNA传感器感知，被称为视维甲酸诱导基因I (RIG-I)样受体(RLRs)，包括RIG-I、MDA5和LGP2，它们都含有一个DExD-box RNA解旋酶结构域。以往的研究已经详细阐述了RIG-I识别带有5 ' -三磷酸基团(5 ' -pppRNA)的dsRNA并被激活的分子机制。在缺乏病毒RNA的情况下，RIG-I处于自抑制状态，其N端串联caspase激活和募集结构域(CARDs)与HEL2i结构域形成分子内相互作用。dsRNA结合和随后的ATP水解释放CARDRIG-I的自抑制。然后，CARDRIG-I通过CARDRIG-I-CARDMAVS的同型相互作用募集MAVS，并使CARDMAVS成丝成核，成为募集和激活下游信号分子(如TBK1和IRF3)的信号平台。

CARDRIG-I-CARDMAVS相互作用是RIG-I识别由MAVS连接的K63连接的多泛素链的先决条件（图源自Cellular & Molecular Immunology ）

赖氨酸63 (K63)连接的多泛素链是RIG-I激活MAVS所必需的。在RIG-I与配体RNA结合并暴露其CARD结构域后，短而无锚定的K63连接多泛素链可直接激活RIG-I。生化和结构研究表明，RIG-I与K63连接的多泛素链结合形成CARD四聚体，作为螺旋模板在线粒体膜上形成MAVS聚集体。K63连接的多泛素链结合核心CARD四聚体的外围，桥接相邻的亚基并促进其组装。几种关键的泛素偶联酶(E2s)和泛素连接酶(E3s)已被确定参与RIG-I的激活。

Ube2D3-Riplet介导多泛素链与RIG-I的共价结合，而Ube2N-Riplet优先催化RIG-I的非锚定多泛素链的形成。两种类型的RIG-I泛素化都是RIG-I介导的MAVS聚集所必需的。此外，据报道，Riplet可以在较长的dsRNA上桥接RIG-I丝，以不依赖泛素的方式诱导RIG-I组装。与RIG-I不同，RIG-I需要短的K63连接的多泛素链，而据报道，长且不锚定的K63连接的多泛素链可以介导MDA5的四聚化，并在CARDMDA5-CARDMAVS相互作用中起桥梁作用。以上工作共同证明了K63连接的多泛素链在RLR通路中的重要性。然而，RIG-I识别的K63连接的多泛素链的来源尚不清楚，某些分子是否可以为RIG-I提供多泛素链仍是未知的。

文章模式图（图源自Cellular & Molecular Immunology ）

与RIG-I泛素化的详细描述相反，MAVS负载的泛素链在调节RLR通路激活中的功能和分子机制尚不清楚。之前，作者发现TRIM31是一个关键的E3泛素连接酶，催化MAVS K63连接的泛素化，促进了朊病毒样MAVS聚集体的形成。然而，K63-linked MAVS多泛素化调控MAVS聚集和激活的潜在机制仍然完全未知。此外，直接去泛素化酶( DUB)虽然是维持靶蛋白泛素平衡的重要调控因子，但对K63-linked MAVS泛素化作用的DUB报道较少，尚需进一步探索。

总之，该研究提供了MAVS上K63连接的多泛素链与RIG-I介导的MAVS聚集之间尚不清楚的机制联系，并建立了MAVS泛素化和RLR抗病毒反应的新调控因子。研究结果表明，微调MAVS附着的非锚定K63连接的多泛素链可能是干预人类抗病毒免疫和治疗相关疾病的潜在策略。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41423-023-01065-2

转自：“iNature”微信公众号

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