水生所揭示氧影响宿主抗病毒能力的机制——天冬酰胺羟化酶FIH在抗病毒先天免疫中的功能与机制

　　

　　抗病毒先天免疫信号通路与低氧信号通路为细胞中两个经典且古老的信号通路，从高等脊椎动物到低等的无脊椎动物都高度保守。对于这两条通路之间的交互作用，尤其是氧气以及受氧气调控的关键因子在先天免疫信号通路中的作用及其机制，是该领域关注的热点问题。 

　　最近，中国科学院水生生物研究所肖武汉团队发现低氧信号通路核心转录因子HIF1a的抑制因子FIH（也称天冬酰胺羟化酶）在抗病毒先天免疫中具有重要的作用。 

　　通过前期的筛选，研究人员发现酶活与氧浓度密切相关的FIH能够与先天免疫信号通路中的IKK 相互结合。过表达FIH减弱了IRF3的磷酸化水平，同时显著抑制先天免疫信号通路下游基因的表达，以及促进了病毒的复制；而当在细胞系敲除FIH，可得到相反的实验结果，表明FIH负调控病毒诱导的先天免疫信号通路。 

　　由于FIH对先天免疫信号通路的调控依赖其羟化酶活性。通过筛选预测的各酶活突变体可知，当FIH第199位组氨酸突变成丙氨酸，FIH丧失了其对先天免疫信号通路的调控作用。由于FIH的酶活性与氧浓度息息相关，研究人员又探究了低氧状态下FIH对免疫信号通路的调控作用。结果表明，0.1%氧浓度状态下，抑制了FIH对先天免疫信号通路的调控。 

　　FIH靶向调控IKK ，主要羟基化IKK 哪个天冬酰胺位点？通过质谱法分析可知，FIH能够羟基化IKK 第254、700和701位天冬酰胺位点。进一步分析发现，FIH通过羟基化IKK 第700、701位天冬酰胺位点，抑制IKK 与TBK1或TRAF3的结合。同时，泛素化实验结果表明，FIH通过羟基化IKK 第254位天冬酰胺位点，抑制了IKK 第416位赖氨酸K63链接的多聚泛素化。已知泛素复合体cIAP1/cIAP2/TRAF2能够泛素化IKK ，对该复合体与FIH在IKK 泛素化过程中的作用分析可知，FIH抑制了cIAP1对IKK 第416位赖氨酸的泛素化。通过敲降或敲除cIAP1，显著抑制了FIH对IKK 的调控。利用CRISPR/Cas9基因编辑技术构建了Fih敲除的斑马鱼和小鼠。经病毒感染实验表明，敲除FIH显著增强了宿主抵抗病毒的能力。该研究成果为先天免疫信号通路与低氧信号通路之间的交互作用提供了新的证据。 

　　以上研究成果以“Factor inhibiting HIF (FIH) negatively regulates antiviral innate immunity through hydroxylation of IKK？”为题于2023年12月22日，发表在《Cell Reports》上，蔡孝廉博士为第一作者，肖武汉为通讯作者。该研究受到国家自然科学基金创新群体项目、国家自然科学基金重点基金、中国科学院先导专项A、中国科学院特别研究助理项目、中国博士后科学基金项目等的资助。 

　　网址链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113606 

FIH在天然免疫通路中的调控模式图