IRF1促进病毒诱导先天免疫应答机制

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先天免疫应答作为人体的第一道防线,在机体发挥抗病毒功能中起着重要作用。当病毒感染细胞时,可被宿主细胞内不同的模式识别受体识别,通过细胞内的接头蛋白MAVS或者STING,激活激酶TBK1等,进而使得转录因子IRF3和NF-κB被磷酸化激活,诱导干扰素和炎症因子的产生。干扰素分泌到细胞外通过与细胞表面的干扰素受体结合,激活JAK-STAT信号通路,诱导ISGs的产生,最终由后者发挥抗病毒作用。病毒感染诱导宿主细胞产生的干扰素水平的高低对于机体发挥抗病毒作用十分重要。干扰素产生水平较低时,可导致病毒持续性感染。而干扰素水平过高时,则易引起过度免疫,导致自身免疫病。为了维持免疫平衡,不仅病毒自身可调节干扰素信号通路,宿主因子也会参与其中。近年来,越来越多的研究表明,宿主因子在调节干扰素产生过程中发挥着重要功能。所以研究宿主因子在干扰素信号通路中的作用及其机制具有重要意义。在本论文中,我们发现RNA病毒模拟物poly(I:C)、RNA病毒(NDV、VSV)或DNA病毒HSV可诱导细胞内IRF1 m RNA和蛋白的产生。以IFNα处理细胞亦可观察到类似现象。然而当沉默细胞的干扰素受体(IFNAR1)时,病毒感染诱导IRF1的表达水平明显受到抑制,说明病毒诱导IRF1的产生依赖于干扰素活化的JAK-STAT信号通路。为探讨IRF1在病毒诱导干扰素信号通路中有无作用,我们在不同细胞内过表达或沉默IRF1,检测其对病毒诱导的干扰素产生的影响,发现IRF1可促进DNA病毒或RNA病毒诱导的I型干扰素和III型干扰素的产生,进而抑制病毒复制。为了排除IRF1发挥其抗病毒作用是通过直接影响ISGs的产生实现的,首先,我们检测了IRF1对ISGs产生的影响,发现IRF1仅可增强病毒诱导的ISGs产生,而对干扰素诱导ISGs表达并无明显影响。其次,我们发现在IFNAR1沉默的细胞系中IRF1失去了对po ly(I:C)诱导的ISGs的促进作用。最后,我们检测了IRF1对IFNα活化的JAK-STAT信号通路的影响,发现IRF1对STATs的磷酸化并无明显影响。为了确定IRF1作用于干扰素信号通路的关键靶点,我们采用蛋白质免疫印迹法,发现过表达IRF1可促进IRF3的磷酸化、增强IRF3二聚体的形成以及促使p-IRF3由胞质移位至胞核的过程。然后,利用免疫荧光方法,我们发现在静息状态下IRF1定位于细胞质和细胞核,IRF3主要定位于细胞质内,并与IRF1在细胞质内存在共定位。病毒感染可使IRF3从细胞质移位至细胞核,且与细胞核内的IRF1共定位。借助于蛋白质免疫共沉淀方法,验证了IRF1与IRF3的确存在互作。进一步研究发现IRF1通过其DBD结构域与IRF3的IAD结构域发生相互作用,并且IRF1的DBD结构域也是其发挥作用的关键功能结构域。最后,我们探讨了IRF1促进IRF3磷酸化的作用机制,发现过表达IRF1明显抑制IRF3与其磷酸酶PP2A的相互作用,然而当IRF1缺失DBD结构域时,则失去其抑制作用,进一步进行功能学验证我们发现当IRF1和PP2A共同过表达时可逆转PP2A对病毒诱导的IRF3磷酸化及干扰素产生的抑制作用。基于上述研究结果,我们认为IRF1通过增强病毒感染所致的IRF3磷酸化活化,促进病毒诱导的先天免疫应答,进而发挥抗病毒作用。本研究首次阐明IRF1促进病毒诱导干扰素产生的分子机制,补充了干扰素产生过程的关键蛋白IRF3的调节方式,也为抗病毒药物的研发提供了新靶点。
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