先天免疫在RNA病毒防御過程中起到了關鍵性作用，這一過程需要前哨蛋白參與。當前哨蛋白，如RIG-I樣受體（RIG-I–like receptor，簡稱RLR） 家族中的前哨蛋白，感知病毒RNA基序，誘導I型和III型干擾素 （interferons，簡稱IFN） 、促炎細胞因子和細胞防御基因，從而建立抗病毒狀態(tài)時，就會啟動針對RNA病毒的先天免疫【1, 2】。盡管強大的抗病毒應答是限制病毒感染所必需的，但其異常誘導可能導致炎癥和自身免疫性疾病【3】。抗病毒免疫信號需要嚴格控制，以有效防御病毒，同時限制組織損傷。揭示抗病毒信號調控的原理對于制定針對病毒感染和炎癥性疾病的治療策略具有重要意義。

在細胞質溶膠中檢測到病毒RNA后，RLRs RIG-I和MDA5轉運到內質網 (ER) -線粒體和其他細胞器接觸位點，在那里它們觸發(fā)接頭蛋白，線粒體抗病毒信號蛋白（MAVS） 的寡聚化【4-6】。寡聚的MAVS作為募集多種蛋白質的平臺，這些蛋白質一起組織成一個高階信號復合體 （稱為MAVS信號體） 。在MAVS信號體上，激酶TBK1和IKK-e以及IkB復合物磷酸化并激活轉錄因子干擾素調節(jié)因子3 （IRF3） 和核因子kB (NF-kB) ，然后誘導IFN和抗病毒基因程序。MAVS信號體需要一系列蛋白-蛋白相互作用和特定亞細胞位點的翻譯后修飾 （PTMs） 來實現有效的信號轉導。

隨著蛋白質組學技術的迭代，已發(fā)現與RNA相互作用的蛋白質數量大大增加。RNA可以以序列和結構依賴的方式與蛋白質相互作用；這種能力是推動RNA發(fā)揮多種功能的關鍵因素，這些功能遠遠超出了它作為DNA和蛋白質之間的中介的作用。RNA可以招募蛋白質并促進它們在分子復合物內的相互作用。核糖體RNA就是一個例子，它作為幾十種相互作用的蛋白質的支架來構建核糖體。長鏈非編碼RNA和mRNA的3 ‘非翻譯區(qū) （untranslated regions，簡稱UTRs） 同樣可以作為分子向導或支架來調節(jié)蛋白質和蛋白質復合物的功能。此外，RNA結合可導致蛋白質的構象或功能改變，從而變構影響其在信號傳導和細胞生物學過程中的功能。然而，大部分已被證明可以結合RNA的蛋白質并不包含任何典型的RNA結合結構域。這突出了廣泛的RNA介導的大分子蛋白復合物及其功能調控的可能性。

盡管蛋白質-蛋白質相互作用和翻譯后修飾對于通過MAVS信號體的抗病毒信號傳導至關重要，但細胞RNA分子在這一過程中的作用尚不清楚。 過去十年的研究表明，越來越多的蛋白質和蛋白質復合物可以通過無序或未表征的結構域與RNA相互作用。 因此，細胞中大多數RNA-蛋白相互作用的功能仍未被探索。 RNA相互作用可以通過變構或作為向導、伴侶或支架改變蛋白質復合物的功能，但RNA如何影響免疫信號平臺的形成和功能尚未揭示。

近日，來自美國華盛頓大學的Ram Savan研究組在Science上發(fā)表題為Cellular RNA interacts with MAVS to promote antiviral signaling的文章，證實非病毒RNA可以與RLR-MAVS通路蛋白質相互作用并傳遞信號。

在響應RLR信號時，MAVS信號體激活，轉錄因子IRF3磷酸化。作者發(fā)現，核糖核酸酶 （RNase） 處理后，IRF3磷酸化水平降低。同樣，轉錄因子NF-kB p65對MAVS激活的磷酸化反應在RNase的存在下也較低。這表明細胞RNA可能有助于MAVS信號體的激活。通過使用蔗糖梯度超離心，作者確定了激活的MAVS信號體的密度，并且，激活MAVS信號體，要么通過感應RLR依賴的病毒RNA；要么在沒有病毒RNA的情況下通過MAVS過表達激活。而且，在未經和經RNase處理的情況下，MAVS信號體活化水平明顯不同，這表明MAVS可以直接與細胞RNA結合。

人和小鼠的MAVS都可以與RNA相互作用。而且，在缺乏RIG-I和MDA5的細胞中，MAVS與RNA仍舊發(fā)生相互作用，這說明MAVS-RNA相互作用及其在IRF3磷酸化中的功能獨立于RLRs RIG-I和MDA5。作者還利用紅外染色交聯(lián)和免疫沉淀 （infrared dye crosslinking and immunoprecipitation，簡稱irCLIP） 技術研究了一系列MAVS蛋白突變體，發(fā)現MAVS通過一個大的中心結構域與RNA直接相互作用，并具有保守的無序性。這個內在無序的區(qū)域對于MAVS-RNA結合來說既是必要的也是充分的，而RNA結合既不需要N端caspase激活和募集結構域，也不需要指示亞細胞定位的C端跨膜結構域。從APOBEC1介導的分析中，作者發(fā)現MAVS優(yōu)先與超過100種細胞mRNA的3 ‘UTRs相互作用，包括IFN激活的轉錄本IFIT2和PMAIP1。

作者還使用質譜法鑒定在沒有或存在RNase處理的情況下與MAVS相互作用的蛋白質，以及在RNA存在下，與MAVS相互作用水平增加或減少的蛋白質，并進行了小干擾RNA篩選，以研究它們是否在RLR激活后改變IFN誘導。GPX8、GDI2、RAB13、ZNF622的表達均可促進IFN的誘導，從而限制水泡性口炎病毒 （vesicular stomatitis virus） 在細胞中的復制。

綜上所述，本研究揭示了細胞RNA在MAVS信號體活化過程中的激活功能，從而促進RLR啟動的抗病毒信號傳導。盡管MAVS缺乏規(guī)范的RNA結合結構域，但作者的數據表明，它的無序結構域允許它與RNA相互作用，從而增強了RNA調節(jié)與最大抗病毒應答所需因子的關聯(lián)。作者的工作為MAVS信號通路增加了一個重要的調控機制，并強調了其他免疫信號復合物也可能存在類似的調控機制。隨著RNA越來越多地被視為藥物和成藥靶標，這為基于RNA的治療方法對抗感染和自身免疫開辟了潛力。

來源 BioArt

編輯 老Q