舒紅兵組報道抗病毒天然免疫的最新研究成果

導 讀

近日，武漢大學醫學研究院舒紅兵院士課題組（李姝博士為本文共同通訊作者）在Immunity雜誌上發表了題為The Zinc-Finger Protein ZCCHC3 Binds RNA and Facilitates Viral RNA Sensing and Activation of the RIG-I-like Receptors的論文，本研究通過通過報告基因實驗篩選了近10000個獨立的人源cDNA克隆，並鑒定了一個候選蛋白——CCHC型鋅指蛋白ZCCHC3，並鑒定到了該鋅指蛋白可以作為RIG-I和MDA5的正調控因子介導天然抗病毒免疫反應。這一重要發現為RNA病毒感染引發的相關疾病的防治提供了理論依據和潛在的分子靶標，具有十分重要的意義

舒紅兵院士

天然免疫是機體對抗病原微生物感染的第一道防線，在機體清除病原的免疫反應中起著十分關鍵的作用。病原入侵機體後，機體的天然免疫細胞通過其模式識別受體（PRRs，pattern recognition receptors）識別病原體保守的組分——病原相關分子模式（PAMPs，pathogen-associated molecular patterns），啟動一系列免疫級聯反應，產生I型干擾素，促炎因子和其它的下游效應蛋白以幫助機體清除病原體感染。

病毒核酸是病毒感染宿主細胞後被識別的主要PAMP。胞外的病毒RNA被表達於細胞膜和胞內體膜的TLR3識別，而胞內的病毒RNA則被包含RIG-I（retinoicacid-inducible gene I）和MDA5（melanoma differentiation-associated gene 5）的RLR（RIG-I-like receptors，都是一類RNA解旋酶）探測，RIG-I和MDA5在大多數細胞類型中低表達，而在病毒感染後被大量誘導表達。遺傳研究已經證實RIG-I和MDA5在對多種不同類型RNA病毒的免疫反應中起著關鍵作用【1，2】。RIG-I和MDA5利用相似的信號轉導途徑來誘導下游的抗病毒基因。一旦結合了病毒的RNA之後，RIG-I和MDA5就會被招募到定位於線粒體的關鍵接頭蛋白VISA(也被稱為MAVS, CARDIF和IPS-1)上【3,4】，最終導致下游抗病毒基因的誘導。

RIG-I和MDA5的激活受泛素化、SUMO化和磷酸化在內的翻譯後修飾調控。多聚泛素化對於它們的活性調控起著必需的作用。最近周榮斌課題組發現TRIM65通過催化解螺旋酶結構域的K63連接的多聚泛素化激活MDA5【5】。最重要的是，鑒於RIG-I和MDA5在未感染的細胞中低表達，為了有效的識別病毒RNA，它們對病毒RNA的結合是否以及受到怎樣調控仍然未知。

9月4日，武漢大學醫學研究院舒紅兵院士課題組（李姝博士為本文共同通訊作者）在Immunity雜誌上發表了題為The Zinc-Finger Protein ZCCHC3 Binds RNA and Facilitates Viral RNA Sensing and Activation of the RIG-I-like Receptors的論文，鑒定到了鋅指蛋白ZCCHC3可以作為RIG-I和MDA5的正調控因子介導天然抗病毒免疫反應。

為了鑒定參與病毒RNA觸發的天然免疫反應的候選蛋白並試著回答上面提出的問題，舒紅兵課題組通過報告基因實驗篩選了近10000個獨立的人源cDNA克隆，並鑒定了一個候選蛋白——CCHC型鋅指蛋白ZCCHC3。ZCCHC3的過表達顯著增強了SeV誘導的ISRE、NF-kB和IFN-β啟動子的激活，而ZCCHC3的敲低則有相反的效果在小鼠裡面將ZCCHC3基因敲掉以後，在多種成纖維細胞和免疫細胞中抑制了RNA病毒誘導的下游抗病毒基因的轉錄，使得缺陷鼠對VSV和EMCV（腦心肌炎病毒）誘導的死亡更加敏感。

機制上，一方面，ZCCHC3可以結合病毒的RNA，與RIG-I和MDA5存在相互作用，並促進了RIG-I和MDA5對病毒RNA的結合，因而可以作為RLR的輔受體。另一方面，ZCCHC3可以促進TRIM25對RIG-I和MDA5 CARD結構域介導的K63連接的多聚泛素化和激活。需要指出的是，舒紅兵課題組發現，TRIM25可以用類似的介導RIG-I泛素化的方式介導MDA5 CARD結構域的K63連接的多聚泛素化，解決了之前MDA5是否可被TRIM25泛素化調控的爭議【6,7】。鑒於之前CD14 和Mex3B已經分別被鑒定為TLR4和TLR3的輔受體，可以推斷輔受體的利用可能是PRR介導的免疫天然免疫反應的一個基本策略。

總的來說，舒紅兵課題組鑒定了鋅指蛋白ZCCHC3作為一個新的RLR介導的天然抗病毒免疫反應的一個關鍵組分，它可以兩種不同的機制促進RIG-I和MDA5的激活。這一重要發現為RNA病毒感染引發的相關疾病的防治提供了理論依據和潛在的分子靶標，具有十分重要的意義。

Title

The Zinc-Finger Protein ZCCHC3 Binds RNA and Facilitates Viral RNA Sensing and Activation of the RIG-I-like Receptors

Abtract

Recognition of viral RNA by the retinoic acid-inducible gene-I (RIG-I)-like receptors (RLRs) initiates innate antiviral immune response. How the binding of viral RNA to and activation of the RLRs are regulated remains enigmatic. In this study, we identified ZCCHC3 as a positive regulator of the RLRs including RIG-I and MDA5. ZCCHC3 deficiency markedly inhibited RNA virus-triggered induction of downstream antiviral genes, and ZCCHC3-deficient mice were more susceptible to RNA virus infection. ZCCHC3 was associated with RIG-I and MDA5 and functions in two distinct processes for regulation of RIG-I and MDA5 activities. ZCCHC3 bound to dsRNA and enhanced the binding of RIG-I and MDA5 to dsRNA. ZCCHC3 also recruited the E3 ubiquitin ligase TRIM25 to the RIG-I and MDA5 complexes to facilitate its K63-linked polyubiquitination and activation. Thus, ZCCHC3 is a co-receptor for RIG-I and MDA5, which is critical for RLR-mediated innate immune response to RNA virus.

Fulltext

https://www.cell.com/immunity/fulltext/S1074-7613(18)30355-8

DOI：https://doi.org/10.1016/j.immuni.2018.08.014

本期編輯：hantavirus

參見參考文獻：

1、Yoneyama, M., Kikuchi, M., Natsukawa, T., et al. (2004)..Nature immunology, 5(7), 730.

2、Kato, H., Takeuchi, O., Sato, S., et al.(2006)..Nature, 441(7089), 101.

3、Xu, L. G., Wang, Y. Y., Han, K. J.,et al. (2005).Molecular cell, 19(6), 727-740.

4、Seth, R. B., Sun, L., Ea, C. K., & Chen, Z. J. (2005).Cell, 122(5), 669-682.

5、Lang, X., Tang, T., Jin, T., et al. (2016).Journal of experimental medicine, jem-20160592.

6、Jiang, X., Kinch, L. N., Brautigam, C. A., et al. (2012).Immunity, 36(6), 959-973.

7、Gack, M. U., Shin, Y. C., Joo, C. H.,et al.(2007).Nature, 446(7138), 916.

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！