USP22通过去泛素化KPNA2正调控抗病毒天然免疫的机制研究

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病原微生物在入侵宿主细胞时,其携带的结构上高度保守的病原相关分子模式(pathogen-assosiated molecular patterns,PAMPs)被宿主细胞的模式识别受体(patternrecognitionreceptors, PRRs)识别,激活一系列信号级联反应,最终导致转录因子如IRF3以及NF-?B等的活化,启动Ⅰ型干扰素以及炎性因子基因的转录。
  PRRs介导的信号通路中的干扰素调节因子(Interferonregulatory factor 3, IRF3)是调节Ⅰ型干扰素基因表达的关键转录因子。宿主PRRs识别PAMPs后,IRF3特定的位点发生磷酸化修饰,从而改变空间构象,形成二聚体,并从细胞质转位进入细胞核中,结合到Ⅰ型干扰素启动子特定的序列上即干扰素刺激反应元件(interferon-stimulatedresponse elments, ISRE),启动干扰素基因转录。由于IRF3是Ⅰ型干扰素表达的关键转录因子,为了平衡细胞的免疫反应,IRF3的功能和稳态受到各种翻译后修饰的调控。例如SENP2以及RBCK1、RAUL等通过去SUMO化或者泛素化修饰调控IRF3的稳定性;PTEN则通过催化IRF3Ser97去磷酸化,促进IRF3的转位入核。但是IRF3转位入核的精细调控机制尚不清楚。
  泛素特异性肽酶22(ubiquitinspecificpeptidase22, USP22)是去泛素化酶(deubiquitinating enzymes,DUBs)家族成员之一,USP22被报道通过与ENY2以及ATXN7L3形成SAGA(Spt-Ada-Gcn5 Acetyltransferase)复合体调控组蛋白H2A/H2B的去泛素化修饰,USP22也参与调控胚胎早期发育以及神经退行性疾病和肿瘤生长过程。但是USP22是否参与以及如何参与调控天然免疫仍然有待探索。
  我们发现病毒刺激能够诱导USP22与IRF3相互作用,敲低或敲除USP22蛋白表达能够抑制病毒诱导的Ⅰ型干扰素以及炎性因子的表达,并且这一过程依赖于其去泛素化酶活性。我们构建了Usp22条件性敲除小鼠,小鼠模型实验结果显示,小鼠细胞Usp22敲除抑制病毒或胞质DNA诱导Ⅰ型干扰素及炎症因子的表达,并且水泡口炎病毒(VSV)以及Ⅰ型单纯疱疹病毒(HSV-1)在细胞内的复制明显增强。小鼠活体实验结果显示,对比野生型小鼠,USP22缺陷型小鼠抗病毒免疫力下降以及对病毒感染更加敏感。我们进一步的研究表明,USP22并不影响IRF3Ser396的磷酸化或者IRF3二聚化,而是促进IRF3的转位入核,从而增强细胞抗病毒天然免疫反应。大分子蛋白转运入核需要转运蛋白的协助,因此我们鉴定出核转运蛋白2(Karyopherinα2,KPNA2)能够在病毒诱导下增强与IRF3的相互作用,并且与USP22相互作用。机制研究结果表明,USP22介导KPNA2去泛素化修饰,抑制KPNA2通过自噬途径降解,进而促进IRF3-KPNA2相互作用,并促进IRF3的转位入核。
  总之,我们研究发现了USP22在细胞质中新的功能,同时也发现了USP22调控IRF3转位入核的新机制,为病毒感染治疗提供了潜在的靶点。
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