TOLLIP 凝聚体：调控先天抗病毒免疫的新关键

为探究 MAVS 激活调控机制，研究人员发现 TOLLIP 凝聚体经 SENP1 促进 MAVS 去 SUMO 化，抑制先天抗病毒免疫。

　　

在生命的微观战场上，免疫系统时刻都在与入侵的病原体进行着激烈战斗。其中，先天免疫系统作为抵御病原体的首道防线，发挥着至关重要的作用。当病毒来袭，宿主细胞会通过模式识别受体（PRRs）识别病原体相关分子模式（PAMPs），进而启动一系列免疫反应。维甲酸诱导基因 I（RIG-I）样受体（RLRs）能感知病毒 RNA，与下游的线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）结合，激活相关信号通路，促使机体产生 I 型干扰素（IFN）来对抗病毒感染。

MAVS 作为 RLRs 通路中的核心衔接蛋白，其激活受到多种翻译后修饰（PTMs）的精细调控。此前研究已发现，E3 泛素连接酶 TRIM31 参与 MAVS 的 K63 连接的多聚泛素化，去泛素化酶 USP18 也在其中发挥作用。此外，SUMO 化修饰同样影响着 MAVS 的功能，它由小泛素样修饰蛋白（SUMO）E3 连接酶 PIAS3 和 SUMO 特异性蛋白酶 1（SENP1）调控，对 MAVS 的 K63 连接的多聚泛素化、聚集以及液滴形成至关重要。然而，相分离如何调节这些 PTMs 以精确调控 MAVS 激活，仍是一个未解之谜。

为了揭开这一谜题，山东大学郑义，王培会领导的研究组展开了深入研究。他们发现 Toll 相互作用蛋白（TOLLIP）是 RLR 信号的负调节因子，这一发现为理解先天免疫调控机制提供了新的视角。相关研究成果发表在《Cell Reports》杂志上。

在本次研究中，研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，通过转染小干扰 RNA（siRNA）敲低相关基因表达，利用免疫印迹（Immunoblot analysis）检测蛋白表达和磷酸化水平，借助共免疫沉淀（Co-immunoprecipitation，Co-IP）技术探究蛋白间相互作用，还运用了荧光恢复后光漂白（Fluorescence recovery after photobleaching，FRAP）实验来研究蛋白凝聚体的动态特性。在动物实验中，构建了 TOLLIP 基因敲除小鼠模型，通过感染病毒观察小鼠的免疫反应、病毒复制情况以及生存状况 。

研究结果主要体现在以下几个方面：

• TOLLIP 负向调节 RLR 介导的 IFN-β 信号：研究人员设计针对人 TOLLIP 的 siRNAs 转染 HEK293T 细胞，发现敲低 TOLLIP 后，Sendai 病毒（SeV）感染诱导的 IFN-β 和干扰素刺激基因（ISGs）表达显著增加。在小鼠胚胎成纤维细胞（MEFs）和骨髓来源的巨噬细胞（BMDMs）中也得到了类似结果，表明 TOLLIP 在 RNA 病毒感染时负向调节 RLR 信号。

• TOLLIP 损害 RLR 信号转导：TOLLIP 过表达会降低 SeV 诱导的 TBK1 和 IRF3 的磷酸化水平，减少 ISG15 蛋白表达。相反，TOLLIP 缺陷的 MEFs 在 SeV 感染或 poly（I:C）刺激后，p-TBK1 和 p-IRF3 水平升高，IRF3 二聚化和核转位增强，说明 TOLLIP 会损害 RLR 信号转导。

• TOLLIP 促进 RNA 病毒感染：由于 RLR 信号对限制 RNA 病毒感染至关重要，研究人员推测 TOLLIP 可能促进病毒感染。实验结果显示，TOLLIP 缺陷的 MEFs 感染 VSV-GFP 病毒后，病毒 mRNA 和蛋白水平降低，病毒滴度下降。在体内实验中，TOLLIP 敲除小鼠感染 VSV-GFP 后，血清中 IFN-β 水平升高，肺、肝、脾等器官中病毒滴度和 mRNA 水平降低，且生存时间延长，表明 TOLLIP 在体外和体内均促进 RNA 病毒感染。

• TOLLIP 与 MAVS 相互作用：研究人员通过转染实验和 Co-IP 实验发现，TOLLIP 可能靶向 MAVS 来调节 RLR 信号，且两者存在较强的相互作用。免疫荧光实验表明，SeV 感染会促使 TOLLIP 形成凝聚体并与 MAVS 部分共定位，进一步研究发现 TOLLIP 在病毒感染后会富集在线粒体中，且与 MAVS 存在直接相互作用。

• TOLLIP 抑制 MAVS 的 SUMO 化和朊病毒样聚集：研究人员发现 TOLLIP 不影响 MAVS 的蛋白水平，但会影响其聚集。过表达 TOLLIP 会减少 SeV 诱导的 MAVS 聚集，而 TOLLIP 缺陷的细胞中 MAVS 聚集增强。此外，TOLLIP 还会干扰 MAVS 的 SUMO 化和泛素化，过表达 TOLLIP 会降低 SUMO2 修饰的 MAVS 水平，而敲除 TOLLIP 则会增加 MAVS 的 SUMO 化。

• TOLLIP 通过 SENP1 促进 MAVS 的去 SUMO 化：此前研究发现 SENP1 可通过去 SUMO 化作用减弱 MAVS 介导的信号通路。本研究中，研究人员通过敲低 SENP1 发现，其可消除 TOLLIP 对 MAVS 去 SUMO 化的影响，且 TOLLIP 能增强 SENP1 与 MAVS 的相互作用，表明 TOLLIP 通过 SENP1 调节 MAVS 的 SUMO 化。

• TOLLIP 形成依赖于其 IDR 的液态凝聚体：研究人员发现 TOLLIP 在病毒感染后会形成凝聚体，且该凝聚体具有液态特性，依赖于 TOLLIP 的内在无序区域（IDR）。IDR 缺失会导致 TOLLIP 凝聚体形成能力丧失，说明 TOLLIP 凝聚体的形成依赖于 IDR。

• IDR 驱动的 TOLLIP 凝聚体抑制 MAVS 激活：研究表明，TOLLIP 能招募 SENP1 形成凝聚体，IDR 对 TOLLIP 与 SENP1 的相互作用至关重要。TOLLIP 缺陷会减少 SENP1 的聚集，过表达 TOLLIP 而非 TOLLIP delIDR 会降低 MAVS 的多聚 SUMO 化和朊病毒样聚集，抑制相关基因表达，促进病毒复制，说明 TOLLIP 依赖其 IDR 促进 SENP1 聚集，抑制 MAVS 的 SUMO 化和聚集。

综上所述，本研究揭示了 TOLLIP 凝聚体在调节 MAVS 激活中的关键作用。TOLLIP 在病毒感染后形成依赖 IDR 的凝聚体，招募 SENP1 并增强其与 MAVS 的相互作用，促进 MAVS 去 SUMO 化，进而抑制 RLR 信号通路和先天抗病毒免疫。这一发现强调了 MAVS 活性调节的复杂性，也为治疗 RNA 病毒感染提供了潜在的新策略。不过，该研究也存在一定局限性，如体外 TOLLIP 凝聚体形成实验条件与体内存在差异，TOLLIP 凝聚体中是否存在其他宿主蛋白、是否与其他细胞器或病毒复制区共定位等问题仍有待进一步研究 。但无论如何，这项研究为后续深入探究先天免疫调控机制和开发抗病毒疗法奠定了坚实基础。

原文链接：IDR-driven TOLLIP condensates antagonize the innate antiviral immunity by promoting the deSUMOylation of MAVS: Cell Reports

https://www.cell.com/cell-reports/fulltext/S2211-1247(25)00119-6