CircRNA编码的蛋白质在果蝇中精细调节活性氧（ROS）的平衡，并激活保守的JAK-STAT抗病毒防御机制

《Journal of Virology》：CircRNA-encoded protein fine-tunes ROS homeostasis and engages conserved JAK-STAT antiviral defenses in Drosophila

抗病毒免疫依赖宿主与病毒的多层次相互作用。果蝇中，当RNA干扰被病毒抑制子阻断时，环RNA circZfh1编码的CRAV蛋白通过结合Nox氧化酶的Ca2?结合域，调控适度ROS生成，激活ASK1-p38 MAPK通路，进而触发JAK-STAT信号和抗病毒细胞因子（如Upd3）表达，为RNAi失效提供替代防御机制。

　　
果蝇抗病毒免疫的新机制：环RNA编码蛋白CRAV调控氧化信号激活保守免疫通路

一、研究背景与科学问题
在果蝇等昆虫中，RNA干扰（RNAi）是主要的抗病毒免疫屏障，但病毒编码的RNA干扰抑制蛋白（VSRs）可破坏这一机制。已有研究表明，果蝇存在多条冗余的免疫应答途径作为RNAi的补充，但具体分子机制尚不明确。本研究聚焦于新型抗病毒因子CRAV，揭示其通过氧化信号调控保守免疫通路的分子机制。

二、核心发现解析
1. **CRAV的来源与功能特性**
环RNA circZfh1通过移码突变产生含有独特C末端的CRAV蛋白。该蛋白不仅依赖RNAi机制清除病毒，更能独立激活JAK-STAT信号通路。研究发现CRAV与NADPH氧化酶Nox的钙结合域直接相互作用，形成独特的蛋白复合物。

2. **氧化信号的产生与调控**
- **Nox特异性调控**：CRAV仅增强Nox活性，不作用于Duox。通过抑制剂DPI和基因沉默实验证实Nox是CRAV诱导ROS的主要来源。
- **氧化应激平衡**：CRAV产生的ROS水平维持在生理范围内（相当于0.1 μM H?O?处理），未激活Nrf2/ARE抗氧化通路，避免组织损伤。通过亚细胞定位实验证实Nrf2保持胞质定位。
- **剂量效应关系**：H?O?浓度与抗病毒效果呈倒U型曲线，CRAV诱导的ROS处于最佳防御阈值（相当于低浓度H?O?处理）。

3. **信号传导通路的精确激活**
- **选择性MAPK激活**：CRAV特异性增强p38磷酸化水平，同时不影响ERK和JNK通路。抑制剂NQDI-1和SB203580完全阻断CRAV介导的抗病毒效应。
- **级联信号传导**：Nox-ROS→ASK1激活→p38磷酸化→Upd3分泌→Domeless受体介导的JAK-STAT通路激活→抗病毒效应ors（TotA/TotM）表达。通过阻断任意节点均能中断保护效应。

三、机制创新点
1. **新型宿主防御策略**：CRAV作为环RNA编码的效应蛋白，突破传统免疫因子来源（如干扰素、效应蛋白等），开创了"信使蛋白"介导的防御新机制。
2. **氧化信号精准调控**：通过C末端的Nox相互作用域（C75-C205）与Nox-C1形成二聚体，实现ROS产生的时空特异性控制。这种"蛋白支架"机制避免了传统抗氧化酶的旁调节效应。
3. **免疫通路的动态耦合**：建立Nox-ROS-ASK1-p38-JAK-STAT的跨膜信号传导网络，其中p38作为枢纽同时调控细胞周期（CDK）和代谢（PKC）相关基因，形成多维防御体系。

四、进化与医学启示
1. **适应性进化证据**：CRAV的C末端69氨基酸序列在果蝇物种间呈现快速进化（进化速率达0.3% substitutions/year），提示病毒VSRs持续选择具有更强免疫调节功能的CRAV变体。
2. **哺乳动物系统启示**：该机制与人类NADPH氧化酶4（Nox4）介导的p38-JAK-STAT通路高度同源，为病毒抑制宿主抗氧化系统（如HIV抑制NOX2）的机制研究提供新模型。
3. **疾病治疗新靶点**：发现特定浓度ROS（相当于内源性0.5 μM H?O?）可增强巨噬细胞抗病毒活性，提示外源性ROS调节剂可能用于治疗免疫缺陷相关疾病。

五、研究局限性及未来方向
1. **实验体系局限**：S2细胞模型是否完全模拟果蝇体内免疫应答需要进一步验证，特别是神经组织中的ROS信号梯度调控。
2. **分子机制待完善**：CRAV与Nox-C1的界面结构（特别是带负电的C75-C100区域）如何影响蛋白构象变化尚不明确。
3. **临床转化挑战**：外源性CRAV蛋白在哺乳动物中的免疫原性需通过重组蛋白或mRNA递送系统解决，目前研究仅限于果蝇模型。

六、总结
本研究首次揭示环RNA编码蛋白通过精确调控NADPH氧化酶活性实现抗病毒免疫的分子机制。CRAV建立的"ROS信号放大器"模型（Nox活性增强3-5倍，持续时间<4小时）为理解宿主-病毒互作提供了新范式。该发现不仅完善了果蝇免疫应答网络的拓扑结构，更为设计基于氧化信号调控的新型抗病毒药物提供了理论依据。后续研究可深入探索：
1. CRAV蛋白与其他免疫因子的协同作用
2. 氧化信号与RNAi的时空级联调控
3. 跨物种保守性验证（拟南芥AtCRAV1功能研究）
4. 临床前模型构建（基于CRISPR的果蝇-小鼠共培养系统）

该机制为理解RNA病毒逃逸宿主免疫提供了重要分子基础，特别是在新冠病毒持续变异的背景下，解析宿主固有免疫的精细调控网络具有重要科学价值。