TARBP2调控VISA介导抗病毒信号转导机制

发布时间：2020-08-25 13:05

【摘要】：先天性免疫系统是机体抵抗病原微生物入侵的第一道防线。宿主细胞通过模式识别受体(pattern recognition receptor,PRRs)感应外来微生物的入侵并且与其病原体相关分子模式(pathogen associated molecular pattern,PAMPs)结合,诱导干扰素调节因子3/7以及NF-κB在内的多种转录因子入核,启动Ⅰ型干扰素、炎症细胞因子等转录,从而使细胞建立抗病毒免疫防御机制。RIG-I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)家族是细胞内一类重要的模式识别受体,在识别并结合病毒的dsRNA后,自身由封闭的环化构象转变为活化的线性构象后发生一系列修饰,其暴露的CARD结构域将RIG-I招募到线粒体外膜,通过与锚定在线粒体外膜的VISA相互作用,将抗病毒信号进行传递。接头蛋白VISA进一步发生寡聚化,活化的VISA继续招募下游的TRAF家族的成员,形成VISA信号小体,一方面TRAFs将信号传递给下游的激酶,如TBK1/IKKε;另一方面,VISA信号小体继续招募包括TANK、TRADD等在内的蛋白质,将信号级联放大。最终组成的信号蛋白复合体将抗病毒信号进行传递并最终诱导Ⅰ型干扰素的产生及先天性抗病毒免疫应答反应。有关VISA信号复合体的形成机制目前并未完全清楚,RIG-I作为RLRs家族的代表,对于VISA的活化是不可或缺的。基于以往研究者对于VISA互作蛋白报导的高密性,我们选择将VISA上游的RIG-I作为诱饵蛋白,利用酵母双杂交系统筛选了可能与RIG-I有相互作用的蛋白来从而丰富对VISA上游信号转导机制的研究。通过筛选鉴定,我们得到了一个同时与RIG-I和VISA有特异性相互作用的蛋白TARBP2(transactivation response element RNA-binding protein),我们的研究结果显示,内源性TARBP2与RIG-I及VISA之间的相互作用只存在静息状态下,而在病毒刺激时,TARBP2与RIG-I及VISA不存在相互作用,但是TARBP2的存在能削弱RIG-I及VISA的相互作用。进一步的研究结果表明,利用RNAi干扰技术敲降细胞内源性TARBP2的表达,能够抑制病毒诱导的RIG-I的表达。并且,TARBP2通过抑制TRAF3以及TRAF6泛素化修饰,影响TRAF3及TRAF6的活化或蛋白质稳定性,阻碍VISA信号蛋白复合体的形成或者下游转录因子IRF7的活化和Ⅰ型干扰素的表达。
【学位授予单位】：江西师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：R392
【图文】：

示意图,结构域,示意图,抗病毒

1.2 RLRs 介导的细胞抗病毒天然免疫信号通路1.2.1 RLRs 家族成员概述RLRs 是一类分布于胞浆内的信号转导受体，能够识别由内吞作用进入细胞的病毒核酸组分。因此，在功能上，它与同样位于细胞质的 NLRs（负责识别细菌的 PAMP）互补；同时与位于胞膜上的 TLRs 在亚细胞定位上互补。RLRs 家族成员都含有 DExD/H 结构域，是一类 RNA 解旋酶蛋白，目前已报导的 RLRs包括 RIG-I (retinoic acid inducible gene I) 、 MDA5 (melanoma differentiationassociated gene 5) 和 LGP2 (laboratory of genetics and physiology 2) （图 1-1）。RLRs 虽然在生理状态下的表达量不高，但是在受到病毒、核酸类似物或Ⅰ型干扰素刺激时，其表达量能够显著上调，引起级联反应。此外 RLRs 具有广谱表达性，因此它在细胞抗病毒天然免疫反应中具有极其重要的作用

示意图,溶液结构,示意图,结构域

图 1-2 RIG-I 溶液结构示意图[23]Fig 1-2 Solution Structure of the RIG-I注：红色-α螺旋；蓝色-β折叠；紫色-锌结合位点；N-CTD 的 N 端；C-CTD 的 C 端Note: Red - alpha helix; Blue -beta folding; Purple - zinc binding site;N-end of N-CTD; C end ofC-CTD级联反应诱导Ⅰ型干扰素的表达[19]。生理状态下，由于 RIG-I C 端的 RD 结构域包裹 N 端的 CARD 结构域和中部的具有 ATP 酶活性的 DExD/H box，RIG-I 处于非活化状态。当病毒侵染进入细胞后，RIG-I C 端的 RNA 结合结构域特异性地与病毒 RNA 的 5’端三磷酸末端结合，这种结合不仅仅是 C 端与 RNA 的 5’端三磷酸末端之间，还包括与 RNA 主链上的磷酸二酯键之间的静电相互作用。此外，RIG-I 的 ATP 酶结构域协同 CTD 将 RNA 分子包裹，此时 RIG-I N 端的 CARD结构域和 DExD/H box 被暴露，结合并水解 ATP 释放的能量一方面加强了 RIG-I与 dsRNA 的结合，同时帮助 CARD 结构域介导 RIG-I 的二聚化和寡聚化并通过与锚定在线粒体外膜上的接头蛋白 VISA 将抗病毒信号传递。RIG-I 能够识别许

结构示意图,结构域

TARBP2 调控 VISA 介导抗病毒信号转导机制结构域、中部的一个负责与 TRAFs 作用的脯胺酸富集区 PRR (prolin-rich region)和 C 端的负责锚定 VISA 在线粒体外膜上的跨膜结构域 TM (transmembranedomain) (图 1-3)。研究发现，定位发生错误的 VISA 不再作为 RIG-I 的接头蛋白行使功能，这说明 VISA 定位的重要性[29]。此外，对 VISA 的研究还发现 VISA也定位在过氧化物酶体上，这种定位的 VISA 与早期Ⅰ型干扰素的产生无关，它所介导的是干扰素诱导基因 (ISG) 的表达。ISGs 的表达能够最终限制病毒的复制以及清除受感染的细胞[33]。在发现 VISA 后不久，又发现了同样位于线粒体上的另一个接头蛋白 MITA (mediator of IRF3 activation), MITA 也称 STING(stimulator of interferon gene）[34, 35]。对 MITA 的研究表明，MITA 能够接受 RIG-I传递给 VISA 的抗病毒信号，对于 MDA5 传递给的信号并不敏感。MITA 由 379个氨基酸残基组成，包括 N 端四个跨膜结构域以及 C 端的效应结构域。其中 N端的第三个结构域负责 MITA 在线粒体外膜的定位。

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