IFITM3调控病毒诱导的Ⅰ型干扰素产生的分子机制

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RNA病毒是病毒中最大的类群。多种RNA病毒在感染过程中会产生双链RNA(double-stranded RNA,dsRNA)中间体。天然免疫系统识别和应对病毒dsRNA主要依赖细胞内体上的模式识别受体TLR3和位于细胞质中的RIG-I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)。RLRs通过自身解旋酶结构域识别入侵到胞质中的病毒dsRNA后活化,进而通过CARD结构域与位于线粒体的接头蛋白VISA(virus-induced signaling adaptor)相互作用。活化的VISA招募下游信号蛋白TRAFs,通过组建TBK1复合物和IKK复合物,分别活化转录因子IRF3(interferon regulatory factor 3)和NF-κB。两种转录因子协同作用诱导Ⅰ型干扰素(interferon,IFN)以及炎症因子的表达。Ⅰ型IFN在抗病毒天然免疫中发挥重要的作用,不仅能诱导大量下游抗病毒基因(interferon-stimulated gene,ISGs)的表达,直接抑制病毒复制、清除病毒感染的细胞;也能促进树突状细胞的成熟,从而促进抗病毒适应性免疫的产生。IFN过量产生会带来组织病理性损伤甚至自身免疫性疾病,因此IFN的产生如何被精密调控一直是该领域的研究热点之一。干扰素诱导的跨膜蛋白 3(interferon-induced transmembrane protein 3,IFITM3)属于干扰素诱导基因ISG,可以被干扰素和病毒诱导表达。已有报道表明,IFITM3可抑制多种病毒的侵入过程,例如甲型流感病毒、登革热病毒和西尼罗河病毒等。这些受IFITM3抑制的病毒绝大多数都是有包膜病毒,通过内体途径侵入宿主细胞质中。IFITM3通过扩大内体和溶酶体等酸性细胞器的体积,改变内体的pH值或内体膜特性抑制病毒与细胞膜的融合,从而发挥抗病毒作用。到目前为止,对于IFITM3的研究主要集中在IFITM3对病毒侵入的影响,而对于它是否影响病毒诱导Ⅰ型干扰素产生的信号通路还没有报道。仙台病毒(Sendai Virus,SeV)侵入细胞通过直接与细胞膜融合而不经过内体,因此SeV的侵入不受IFITM3的抑制。我们用dsRNA人工模拟物Poly(I:C)和SeV作为刺激物,探究IFITM3在RLRs介导的Ⅰ型干扰素产生中是否具有调控功能。我们的研究发现,过量表达IFITM3可以剂量依赖性地抑制SeV和转染的Poly(I:C)诱导的IFN-β及下游ISGs基因的转录,抑制IFN-β蛋白的产生,而下调IFITM3表达促进SeV诱导的IFN-β及下游ISGs基因的转录,也促进了 IFN-β蛋白的产生。通过共转染实验,我们确定了 IFITM3在RLRs信号通路中的主要作用位点在IRF3水平。过量表达IFITM3显著减少了 SeV诱导的IRF3磷酸化水平,也减少了 IRF3的蛋白总量,下调IFITM3表达可增强SeV诱导的IRF3磷酸化、二聚化以及入核水平,IRF3的蛋白总量明显增强。但进一步的研究表明IFITM3对于IRF3的转录水平并没有影响,证明IFITM3影响IRF3的蛋白水平。IFITM3可以持续性地与IRF3相互作用,两者在细胞内也存在共定位。IFITM3可增强细胞内的自噬过程,并且可诱导IRF3从胞浆弥散分布向自噬体迁移。我们进一步的研究发现,自噬途径的抑制剂3MA可抑制IFITM3介导IRF3的降解,表明IFITM3通过促进IRF3发生自噬途径的降解调节IRF3的稳态。在病毒感染后,IRF3蛋白水平下调,而IFITM3的表达受病毒诱导,暗示了病毒诱导产生的IFITM3介导了 IRF3的降解。IFITM3受Ⅰ型干扰素诱导,反过来负调控Ⅰ型干扰素的产生,形成对Ⅰ型干扰素产生信号通路的负反馈调节。我们的研究发现抗病毒蛋白IFITM3不仅能抑制包膜病毒的侵入,也能通过促进转录因子IRF3自噬性降解,负调控RLRs介导的Ⅰ型干扰素产生的信号通路。我们揭示了一种新的抗病毒天然免疫负反馈调节机制,也是抗病毒信号转导调控网络的重要补充。
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