RNF167：调控抗病毒免疫反应的关键 “开关”，揭示非典型泛素化修饰新机制
【字体：
大
中
小
】
时间：2025年02月25日
来源：Nature Communications 14.7
编辑推荐：
为探究 RIG-I 样受体（RLRs）介导的 I 型干扰素（IFN-I）激活的调控机制，广州医科大学的研究人员开展相关研究，发现 E3 泛素连接酶 RNF167 可负向调控 RLR 触发的 IFN 信号通路，这为理解抗病毒免疫反应提供了新视角。
在病毒肆虐的微观战场中，人体的免疫系统就像一座坚固的堡垒，时刻抵御着病毒的入侵。其中，先天免疫作为免疫系统的 “先头部队”，在病毒感染初期发挥着至关重要的作用。当病毒来袭，模式识别受体（PRRs）就像战场上的 “侦察兵”，迅速识别病毒成分，进而激活一系列免疫反应，诱导 I 型干扰素（IFN-I）和干扰素刺激基因（ISGs）的产生，最终实现病毒的清除。然而，就像任何强大的武器都需要精准控制一样，IFN-I 的激活也必须受到精细调节。过度激活的 IFN-I 就像失控的 “武器”，可能会引发自身免疫疾病，如系统性红斑狼疮（SLE）。因此，深入了解 IFN-I 激活的调控机制，成为免疫学领域亟待攻克的关键问题。
在众多参与免疫调控的分子中，RING 指蛋白 167（RNF167）此前已被发现参与神经传递、内体运输等多种细胞活动，但它在抗病毒先天免疫反应中的作用却一直是个谜。为了揭开这个谜团，广州医科大学的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为我们理解抗病毒免疫反应的调控机制带来了新的曙光。
研究人员在此次研究中，运用了多种先进的技术方法。通过全基因组 CRISPR/Cas9 筛选技术，他们能够大规模地对细胞基因进行编辑和筛选，从而精准地找出与 IFN-I 信号通路调控相关的关键基因。在细胞和动物实验方面，他们构建了多种细胞系和基因敲除小鼠模型，如 RNF167 基因敲除的 HEK293 细胞和 Rnf167-/-小鼠，以此来研究 RNF167 在细胞和整体动物水平上的功能。此外，免疫共沉淀、泛素化分析以及质谱分析等技术的运用，帮助研究人员深入探究了 RNF167 与其他蛋白之间的相互作用以及其介导的泛素化修饰机制。
下面让我们详细了解一下研究的主要结果：
- RNF167 是 IFN-I 信号通路的负调控因子：研究人员通过全基因组 CRISPR/Cas9 筛选，发现了 RNF167。后续实验表明，病毒感染和 IFN-I 处理能够诱导 RNF167 的表达，且 RNF167 的表达具有时间依赖性。进一步研究发现，RNF167 的表达依赖于 IFN，它是一种未被充分认识的 ISG。功能实验显示，过表达 RNF167 能够显著抑制 SeV 触发的 IFN-β、PRDI-III 和 NF-κB 报告基因的激活，而敲低 RNF167 则会增强这些启动子的活性。这一系列实验结果表明，RNF167 在 IFN-I 信号通路中发挥着负反馈调节的作用。
- RNF167 缺失增强抗病毒基因表达并抑制病毒复制：为了进一步探究 RNF167 在抗病毒免疫中的功能，研究人员构建了 RNF167 基因敲除的 HEK293 细胞系和 Rnf167-/-小鼠模型。在细胞水平上，RNF167 缺失导致 IFNB1、下游抗病毒 ISGs 以及促炎基因的 mRNA 水平显著升高，且这种现象在多种细胞系和病毒感染模型中均得到验证。在动物水平上，Rnf167-/-小鼠在感染 VSV 后，肝脏、脾脏和肺脏中抗病毒基因的表达明显增强，血清中 IFN-β 的水平升高，病毒复制受到显著抑制，小鼠的存活率也明显提高。这些结果充分证明，RNF167 缺失能够增强抗病毒先天免疫反应，有效抑制病毒复制。
- RNF167 特异性靶向 RIG-I/MDA5/MAVS 复合物：为了揭示 RNF167 抑制 IFN-I 信号通路的分子机制，研究人员进行了一系列实验。双荧光素酶报告基因实验表明，RNF167 的作用位点位于 TBK1 的上游。免疫共沉淀实验证实，RNF167 能够与 RIG-I、MDA5 和 MAVS 相互作用，且这种相互作用在病毒感染后增强，具有时间依赖性。进一步研究发现，RNF167 通过其 RING 结构域和 C 末端结构域与 RIG-I 和 MDA5 特异性结合，且 RIG-I 和 MDA5 的多个结构域都能与 RNF167 相互作用。这表明 RNF167 能够特异性地靶向 RIG-I/MDA5/MAVS 复合物，从而调控 IFN-I 信号通路。
- RNF167 降低 RIG-I 和 MDA5 的蛋白稳定性：研究人员发现，随着 RNF167 表达量的增加，RIG-I 和 MDA5 的内源性蛋白水平逐渐降低，而 MAVS 的蛋白水平不受影响。CHX 追赶实验表明，RNF167 能够缩短 RIG-I 和 MDA5 的半衰期，促进其降解。此外，RNF167 的 E3 连接酶活性和 RING 结构域对于调节 RIG-I/MDA5 的蛋白周转至关重要，突变 RNF167 的关键位点或缺失其 RING 结构域会导致其失去对 RIG-I/MDA5 稳定性的抑制作用。这些结果说明，RNF167 通过促进 RIG-I 和 MDA5 的降解来调控 IFN-I 信号通路。
- RNF167 催化 RIG-I 和 MDA5 的 K6 和 K11 连接的多聚泛素化：通过一系列泛素化实验，研究人员证实 RNF167 能够显著增加 RIG-I 和 MDA5 的多聚泛素化水平，但对 MAVS 的泛素化没有明显影响。进一步研究发现，RNF167 催化 RIG-I/MDA5 的 K6 和 K11 连接的多聚泛素化，且 RIG-I 的 CARDs 结构域主要发生 K6 连接的泛素化，CTD 结构域主要发生 K11 连接的泛素化。质谱分析鉴定出了 RNF167 催化的 RIG-I 的泛素化位点，构建相应的突变体后发现，这些位点的突变会影响 RIG-I 的降解和泛素化水平。这一系列实验结果明确了 RNF167 介导的 RIG-I 和 MDA5 的泛素化修饰类型和位点。
- RNF167 通过双蛋白水解途径促进 RIG-I 和 MDA5 的降解：研究人员利用蛋白酶体抑制剂 MG132 和溶酶体抑制剂氯喹（CQ）处理细胞，发现单独使用这两种抑制剂都不能完全阻断 RNF167 介导的 RIG-I/MDA5 的降解，而联合使用则能有效阻断。进一步研究发现，RIG-I/MDA5 与 OPTN、p62 和 CCDC50 等自噬受体存在相互作用，而 RNF167 特异性地与 p62 相互作用。共聚焦显微镜分析显示，RNF167 促进了 RIG-I/MDA5 与 p62 以及其他自噬相关组件的相互作用。此外，研究还发现 RNF167 介导的 K6 连接的多聚泛素化的 RIG-I/MDA5 在 CARDs 结构域招募 p62，而 K11 连接的多聚泛素化的 RIG-I/MDA5 在 CTD 结构域被蛋白酶体降解。这表明 RNF167 通过双蛋白水解途径，即泛素 - 蛋白酶体系统（UPS）和自噬 - 溶酶体途径（ALP），促进 RIG-I 和 MDA5 的降解。
在讨论部分，研究人员指出，虽然已有多种 E3 连接酶被发现参与调控病毒感染诱导的 IFN-I 反应，但 RNF167 的功能以及双泛素化修饰的机制此前尚未见报道。他们的研究揭示了 RNF167 通过两种非典型多聚泛素化修饰其底物，并通过两种不同的蛋白水解途径引导底物降解的新机制。这一发现不仅丰富了我们对 IFN-I 信号通路调控机制的认识，还为理解 UPS 和 ALP 之间的相互作用和协同效应提供了新的视角。此外，研究人员还推测了 RNF167 的自我泛素化可能对其稳定性和催化活性的影响，以及未来寻找能够抑制 RNF167 介导的 RLRs 降解的去泛素化酶的研究方向。
总的来说，这项研究首次揭示了 RNF167 在抗病毒先天免疫反应中的重要作用及其调控机制，为我们理解抗病毒免疫反应的精细调控提供了关键线索。它不仅有助于我们深入认识免疫系统与病毒之间的 “博弈” 过程，还为开发针对病毒感染和自身免疫疾病的新型治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据，具有重要的科学意义和临床应用价值。
【全基因组 CRISPR/Cas9 筛选技术 | 细胞和动物模型构建 | 免疫共沉淀 | 泛素化分析 | 质谱分析
生物通微信公众号
生物通新浪微博
今日动态 |
人才市场 |
新技术专栏 |
中国科学人 |
云展台 |
BioHot |
云讲堂直播 |
会展中心 |
特价专栏 |
技术快讯 |
免费试用
版权所有 生物通
Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved
联系信箱：
粤ICP备09063491号
