先天免疫(Innate immunity)是機體抵御病原微生物入侵的第一道防線，它從無脊椎動物到脊椎動物都非常保守。機體通過模式識別受體(PRRs)，如Toll樣受體、RIG-I樣受體、細胞質DNA傳感器等，識別病原體相關分子模式(PAMPs)，即病毒感染或復制過程中產生的RNA和DNA,啟動機體免疫反應，誘導I型干擾素、炎癥因子和其他下游抗病毒效應蛋白的產生。魚類隸屬于原始有頜類脊椎動物，其獲得性免疫（Adaptive Immunity）相對欠發(fā)達，免疫記憶相對較弱，因此，先天免疫對于魚類抗病毒感染尤為重要。闡明魚類抗病毒先天免疫的遺傳機制，對培育抗病毒魚類新品種具有重要指導意義。 

　　在模式識別受體中，Toll樣受體3(TLR3)主要識別細胞外和細胞內的病毒RNA，而細胞質病毒RNA主要由RIG-I樣受體識別，細胞質病毒DNA則主要由cGAS/STING識別。RIG-I樣受體包括RIG-I和MDA5,當其與病毒RNA結合后發(fā)生構象變化，并招募PP1α/γ進行去磷酸化，進而由多個E3泛素連接酶，如TRIM25、TRIM65、RNF135等，介導其發(fā)生K63位連接的多聚泛素化，激活先天免疫信號通路。cGAS是一個環(huán)磷酸鳥苷-腺苷合成酶,當cGAS與病毒DNA結合后，介導合成第二信使cGAMP。cGAMP再與內質網(ER)上的膜蛋白干擾素基因刺激因子(STING)結合，并活化STING，激活先天免疫信號通路。cGAS的活性同樣也受到蛋白修飾的調節(jié)。 

　　近日，中國科學院水生生物研究所肖武漢研究員團隊在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在分別調控抗RNA病毒和抗DNA病毒先天免疫信號通路中發(fā)揮完全相反的作用。 

　　為了尋找抗RNA病毒先天免疫信號通路的負調控因子，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。進一步分析發(fā)現(xiàn)：OTUD3能去除由RNF135介導的RIG-I的 K63位連接多聚泛素化，以及由TRIM65介導的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的結合?？蒲腥藛T利用CRISPR/Cas9技術，獲得了OTUD3敲除的斑馬魚和小鼠。在斑馬魚中，經鯉春病毒（SVCV）（RNA病毒）攻毒實驗發(fā)現(xiàn):otud3缺失斑馬魚與野生型斑馬魚相比，其體內的干擾素水平和抗病毒基因表達顯著上升，病毒的復制受到抑制；otud3缺失的斑馬魚表現(xiàn)出更強的抗鯉春病毒感染的能力。在小鼠中，經水皰性口炎病毒（VSV）（RNA病毒）攻毒試驗發(fā)現(xiàn)：Otud3缺失小鼠與野生型小鼠相比，其體內的干擾素水平和抗病毒基因表達顯著上升，病毒的復制受到抑制；Otud3缺失小鼠表現(xiàn)出更強的抗水皰性口炎病毒感染的能力。 

　　更為有趣的是，OTUD3還能正向調控由cGAS介導的抗DNA病毒先天免疫信號通路。經深入分析，OTUD3可特異性去除cGAS第279位賴氨酸上K48位連接的多聚泛素化，進而穩(wěn)定cGAS蛋白，促進cGAS與病毒DNA的結合，激活抗DNA病毒先天免疫反應。在斑馬魚中，經鯉皰疹病毒（CyHV-2）（DNA病毒）攻毒實驗發(fā)現(xiàn)：otud3缺失斑馬魚與野生型斑馬魚相比，其體內的干擾素水平下降；otud3缺失斑馬魚表現(xiàn)出對鯉皰疹病毒的易感性增加。在小鼠中，經單純皰疹病毒（HSV-1）（DNA病毒）攻毒實驗發(fā)現(xiàn)：Otud3缺失小鼠與野生型小鼠相比，其體內的干擾素水平顯著下降；Otud3缺失小鼠表現(xiàn)出對單純皰疹病毒的易感性增加。該研究揭示了同一個基因在分別調控抗RNA病毒和抗DNA病毒先天免疫信號通路中的相反作用。 

　　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)略先導專項A、國家自然科學基金重點項目、國家自然科學基金創(chuàng)新群體項目和國家重點研發(fā)計劃“藍色糧倉”項目的資助。

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