科研動態

水生所揭示氧影響宿主抗病毒能力的機制——天冬酰胺羥化酶FIH在抗病毒先天免疫中的功能與機制

  抗病毒先天免疫信號通路與低氧信號通路為細胞中兩個經典且古老的信號通路,從高等脊椎動物到低等的無脊椎動物都高度保守。對于這兩條通路之間的交互作用,尤其是氧氣以及受氧氣調控的關鍵因子在先天免疫信號通路中的作用及其機制,是該領域關注的熱點問題。 

  最近,中國科學院水生生物研究所肖武漢團隊發現低氧信號通路核心轉錄因子HIF1a的抑制因子FIH(也稱天冬酰胺羥化酶)在抗病毒先天免疫中具有重要的作用。 

  通過前期的篩選,研究人員發現酶活與氧濃度密切相關的FIH能夠與先天免疫信號通路中的IKK 相互結合。過表達FIH減弱了IRF3的磷酸化水平,同時顯著抑制先天免疫信號通路下游基因的表達,以及促進了病毒的復制;而當在細胞系敲除FIH,可得到相反的實驗結果,表明FIH負調控病毒誘導的先天免疫信號通路。 

  由于FIH對先天免疫信號通路的調控依賴其羥化酶活性。通過篩選預測的各酶活突變體可知,當FIH199位組氨酸突變成丙氨酸,FIH喪失了其對先天免疫信號通路的調控作用。由于FIH的酶活性與氧濃度息息相關,研究人員又探究了低氧狀態下FIH對免疫信號通路的調控作用。結果表明,0.1%氧濃度狀態下,抑制了FIH對先天免疫信號通路的調控。 

  FIH靶向調控IKK ,主要羥基化IKK 哪個天冬酰胺位點?通過質譜法分析可知,FIH能夠羥基化IKK 254、700701位天冬酰胺位點。進一步分析發現,FIH通過羥基化IKK 700、701位天冬酰胺位點,抑制IKK TBK1TRAF3的結合。同時,泛素化實驗結果表明,FIH通過羥基化IKK 254位天冬酰胺位點,抑制了IKK 416位賴氨酸K63鏈接的多聚泛素化。已知泛素復合體cIAP1/cIAP2/TRAF2能夠泛素化IKK ,對該復合體與FIHIKK 泛素化過程中的作用分析可知,FIH抑制了cIAP1IKK 416位賴氨酸的泛素化。通過敲降或敲除cIAP1,顯著抑制了FIHIKK 的調控。利用CRISPR/Cas9基因編輯技術構建了Fih敲除的斑馬魚和小鼠。經病毒感染實驗表明,敲除FIH顯著增強了宿主抵抗病毒的能力。該研究成果為先天免疫信號通路與低氧信號通路之間的交互作用提供了新的證據。 

  以上研究成果以“Factor inhibiting HIF (FIH) negatively regulates antiviral innate immunity through hydroxylation of IKK?”為題于20231222日,發表在《Cell Reports》上,蔡孝廉博士為第一作者,肖武漢為通訊作者。該研究受到國家自然科學基金創新群體項目、國家自然科學基金重點基金、中國科學院先導專項A、中國科學院特別研究助理項目、中國博士后科學基金項目等的資助。 

  網址鏈接:https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.113606 

FIH在天然免疫通路中的調控模式圖

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