先天免疫(Innate immunity)是機(jī)體抵御病原微生物入侵的第一道防線，它從無(wú)脊椎動(dòng)物到脊椎動(dòng)物都非常保守。機(jī)體通過(guò)模式識(shí)別受體(PRRs)，如Toll樣受體、RIG-I樣受體、細(xì)胞質(zhì)DNA傳感器等，識(shí)別病原體相關(guān)分子模式(PAMPs)，即病毒感染或復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生的RNA和DNA,啟動(dòng)機(jī)體免疫反應(yīng)，誘導(dǎo)I型干擾素、炎癥因子和其他下游抗病毒效應(yīng)蛋白的產(chǎn)生。魚(yú)類(lèi)隸屬于原始有頜類(lèi)脊椎動(dòng)物，其獲得性免疫（Adaptive Immunity）相對(duì)欠發(fā)達(dá)，免疫記憶相對(duì)較弱，因此，先天免疫對(duì)于魚(yú)類(lèi)抗病毒感染尤為重要。闡明魚(yú)類(lèi)抗病毒先天免疫的遺傳機(jī)制，對(duì)培育抗病毒魚(yú)類(lèi)新品種具有重要指導(dǎo)意義。 

　　在模式識(shí)別受體中，Toll樣受體3(TLR3)主要識(shí)別細(xì)胞外和細(xì)胞內(nèi)的病毒RNA，而細(xì)胞質(zhì)病毒RNA主要由RIG-I樣受體識(shí)別，細(xì)胞質(zhì)病毒DNA則主要由cGAS/STING識(shí)別。RIG-I樣受體包括RIG-I和MDA5,當(dāng)其與病毒RNA結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象變化，并招募PP1α/γ進(jìn)行去磷酸化，進(jìn)而由多個(gè)E3泛素連接酶，如TRIM25、TRIM65、RNF135等，介導(dǎo)其發(fā)生K63位連接的多聚泛素化，激活先天免疫信號(hào)通路。cGAS是一個(gè)環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷-腺苷合成酶,當(dāng)cGAS與病毒DNA結(jié)合后，介導(dǎo)合成第二信使cGAMP。cGAMP再與內(nèi)質(zhì)網(wǎng)(ER)上的膜蛋白干擾素基因刺激因子(STING)結(jié)合，并活化STING，激活先天免疫信號(hào)通路。cGAS的活性同樣也受到蛋白修飾的調(diào)節(jié)。 

　　近日，中國(guó)科學(xué)院水生生物研究所肖武漢研究員團(tuán)隊(duì)在Cell Reports發(fā)表了題為“Opposing effects of deubiquitinase OTUD3 in innate immunity against RNA and DNA viruses”的研究論文，闡明了去泛素化酶OTUD3在分別調(diào)控抗RNA病毒和抗DNA病毒先天免疫信號(hào)通路中發(fā)揮完全相反的作用。 

　　為了尋找抗RNA病毒先天免疫信號(hào)通路的負(fù)調(diào)控因子，科研人員系統(tǒng)篩選了去除RIG-I樣受體K63位連接多聚泛素化的去泛素化酶。研究發(fā)現(xiàn)：去泛素化酶OTUD3既能靶向RIG-I，也能靶向MDA5，并去除它們K63位連接的多聚泛素化。進(jìn)一步分析發(fā)現(xiàn)：OTUD3能去除由RNF135介導(dǎo)的RIG-I的 K63位連接多聚泛素化，以及由TRIM65介導(dǎo)的MDA5 的K63位連接多聚泛素化。此外，OTUD3還能抑制RIG-I和MDA5的多聚化，以及它們與病毒RNA的結(jié)合?？蒲腥藛T利用CRISPR/Cas9技術(shù)，獲得了OTUD3敲除的斑馬魚(yú)和小鼠。在斑馬魚(yú)中，經(jīng)鯉春病毒（SVCV）（RNA病毒）攻毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn):otud3缺失斑馬魚(yú)與野生型斑馬魚(yú)相比，其體內(nèi)的干擾素水平和抗病毒基因表達(dá)顯著上升，病毒的復(fù)制受到抑制；otud3缺失的斑馬魚(yú)表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗鯉春病毒感染的能力。在小鼠中，經(jīng)水皰性口炎病毒（VSV）（RNA病毒）攻毒試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：Otud3缺失小鼠與野生型小鼠相比，其體內(nèi)的干擾素水平和抗病毒基因表達(dá)顯著上升，病毒的復(fù)制受到抑制；Otud3缺失小鼠表現(xiàn)出更強(qiáng)的抗水皰性口炎病毒感染的能力。 

　　更為有趣的是，OTUD3還能正向調(diào)控由cGAS介導(dǎo)的抗DNA病毒先天免疫信號(hào)通路。經(jīng)深入分析，OTUD3可特異性去除cGAS第279位賴(lài)氨酸上K48位連接的多聚泛素化，進(jìn)而穩(wěn)定cGAS蛋白，促進(jìn)cGAS與病毒DNA的結(jié)合，激活抗DNA病毒先天免疫反應(yīng)。在斑馬魚(yú)中，經(jīng)鯉皰疹病毒（CyHV-2）（DNA病毒）攻毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：otud3缺失斑馬魚(yú)與野生型斑馬魚(yú)相比，其體內(nèi)的干擾素水平下降；otud3缺失斑馬魚(yú)表現(xiàn)出對(duì)鯉皰疹病毒的易感性增加。在小鼠中，經(jīng)單純皰疹病毒（HSV-1）（DNA病毒）攻毒實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)：Otud3缺失小鼠與野生型小鼠相比，其體內(nèi)的干擾素水平顯著下降；Otud3缺失小鼠表現(xiàn)出對(duì)單純皰疹病毒的易感性增加。該研究揭示了同一個(gè)基因在分別調(diào)控抗RNA病毒和抗DNA病毒先天免疫信號(hào)通路中的相反作用。 

　　肖武漢研究員為該論文的通訊作者，博士后蔡孝廉為該論文的第一作者。該研究得到中科院戰(zhàn)略先導(dǎo)專(zhuān)項(xiàng)A、國(guó)家自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目、國(guó)家自然科學(xué)基金創(chuàng)新群體項(xiàng)目和國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃“藍(lán)色糧倉(cāng)”項(xiàng)目的資助。

    論文鏈接：https://www.cell.com/cell-reports/pdf/S2211-1247(22)00697-0.pdf