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武汉大学团队发现抗病毒免疫的全新“油门”!m6A修饰FZR1,驱动MAVS-TRAF3/6信号轴

2026-03-18 13:12:35来源:iNature
视黄酸诱导基因I样受体(RLRs)的激活对于I型干扰素(IFN-I)的产生和抗病毒先天免疫的启动至关重要。然而,调控RLR信号传导的表观遗传机制目前尚不清楚,有待进一步研究。

2026310日,武汉大学陈述亮,侯炜和Fan Luo共同通讯在PNAS 在线发表题为“N6-methyladenosine modification of FZR1 mRNA positively regulates antiviral innate immunity by targeting the MAVS–TRAF3/6 axis”的研究论文。该研究证明,对于有丝分裂退出和G1/S期转换至关重要的Fizzy相关蛋白1(FZR1),能够增强针对RNA病毒的抗病毒先天免疫应答。从机制上讲,水疱性口炎病毒感染增加了FZR1信使RNA的N6-甲基腺苷(m6A)修饰,从而增强了FZR1的翻译并提高了细胞内FZR1蛋白水平。

上调的FZR1减弱了线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)与糖酵解限速酶6-磷酸果糖-2-激酶/果糖-2,6-二磷酸酶3的结合,从而促进了MAVS的聚集。此外,FZR1独立于后期促进复合物/周期体,促进了肿瘤坏死因子受体相关因子3/6(TRAF3/6)的自泛素化,继而激活干扰素调节因子3和核因子κB的P65亚基,从而驱动IFN-I和促炎细胞因子的产生。因此,FZR1的缺失会损害抗病毒应答,并在体外和体内增加病毒滴度。药理学抑制FZR1显著减弱了MAVS的激活和TRAF3/6的泛素化,从而在体外和体内均消除了FZR1介导的抗病毒免疫。综上所述,这些发现揭示了一种分子机制,即FZR1的m6A修饰通过激活MAVS–TRAF3/6信号轴,增强了IFN-I依赖的抗病毒先天免疫

先天免疫是宿主抵御微生物病原体的主要防线。感染发生时,宿主细胞通过胚系编码的模式识别受体(PRRs)检测病毒入侵者,这些受体包括Toll样受体(TLRs)、视黄酸诱导基因I(RIG-I)样受体(RLRs)以及胞质DNA传感器,如环状GMP-AMP合成酶(cGAS)和干扰素γ诱导蛋白16(IFI16)。RIG-I作为一种典型的RLR,能够感知胞质中的病毒RNA,并通过线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)启动免疫信号传导。MAVS继而激活TBK1/IKKε和IKKα/β激酶,这些激酶分别磷酸化转录因子干扰素调节因子3(IRF3)和核因子κB(NF-κB),从而驱动I型干扰素(IFN-I)和促炎细胞因子的产生。IFN-I诱导多种干扰素刺激基因(ISGs)的表达,包括ISG15和ISG56(亦称为IFIT1),从而建立强大的抗病毒状态。

MAVS是连接病毒RNA识别与免疫激活的关键信号枢纽。检测到病毒RNA后,RIG-I发生构象变化并寡聚化,暴露出其胱天蛋白酶募集结构域(CARD),与MAVS的N端CARD结合。这种相互作用触发MAVS发生朊病毒样聚集,这是其活化的标志,对抗病毒功能至关重要。聚集的MAVS通过特定的TRAF结合基序支架肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAF-2、-3、-5和-6),从而激活下游激酶MAVS的聚集受到严格调控,例如乙醛脱氢酶1B1(ALDH1B1)、分选连接蛋白8(SNX8)、泛素特异性肽酶18(USP18)和三结构域蛋白31(TRIM31)促进MAVS的朊病毒样聚集,而Rac1 GTP酶、Fas相关因子1(FAF1)、细胞色素c氧化酶亚基5B(COX5B)以及蛋白质精氨酸甲基转移酶9(PRMT9)则抑制这一过程。这些发现共同强调了MAVS的朊病毒样聚集是抗病毒应答中一个受到严格调控的关键事件。然而,调控MAVS聚集的分子机制仍未完全阐明。

泛素化是调控IFN-I信号传导的关键翻译后修饰。在RNA病毒感染期间,RIG-I、MAVS和TRAF3/6被E3连接酶泛素化,产生不同的功能结果。K48连接的多聚泛素化将底物靶向蛋白酶体降解,建立负反馈调节,而K63连接的泛素链则激活下游信号传导并增强IFN-α/β的转录。多种E3连接酶调控RLR通路组分。RING-UIM家族成员RNF166通过其RING结构域与TRAF3和TRAF6相互作用,增强TRAF3和TRAF6的泛素化,正向调控RNA病毒触发的IFN-β产生。NEDD4L直接与TRAF3相互作用,并在其Cys56和Cys124位点催化K29连接的泛素化。HECT型E3(AIP4)可被病毒劫持以降解MAVS、TRAF3和TRAF6。此外,半乳糖凝集素3结合蛋白(LGALS3BP)作为一种非E3泛素连接酶,已被证明能增强TRAF3和TRAF6的自泛素化。

作为最普遍的RNA修饰之一,N6-甲基腺苷(m6A)在多种生物学过程中扮演关键角色。研究表明,m6A参与调控多种病毒的生命周期。例如,它促进猿猴病毒40(SV40)和HIV的复制,同时抑制乙型肝炎病毒(HBV)、寨卡病毒(ZIKV)和丙型肝炎病毒(HCV)的复制。除了直接调控病毒RNA以影响复制外,m6A还参与调控感染过程中的免疫应答。病毒感染可改变特定细胞转录本上的m6A甲基化水平,从而影响其翻译或可变剪接。从机制上讲,m6A及其相关的细胞机制通过对编码病毒先天免疫应答关键分子的mRNA进行转录后调控来参与这一过程。具体而言,已在TRAF3、TRAF6、MAVS和IFN-I mRNA的3′非翻译区(UTR)内鉴定出m6A位点。

Fizzy相关蛋白1(FZR1,亦称为Cdc20同源物1,Cdh1)是后期促进复合物/周期体(APC/C)的底物适配蛋白,通过靶向Cyclin B、Securin、Geminin和Cdc20进行泛素介导的降解,从而调控细胞周期进程和基因组完整性。新出现的证据表明,FZR1的功能超出了细胞周期调控的范围,涵盖了DNA修复、神经元发育以及包括核苷酸合成和糖酵解在内的代谢调控。值得注意的是,FZR1在某些情况下独立于APC/C发挥作用,如其通过调控Smurf1和WWP2来调节成骨细胞功能和肿瘤发生所示。最近一项研究表明,甲基转移酶样3(METTL3)介导的FZR1 mRNA m6A修饰增强了其翻译,促进了胰腺癌对吉西他滨的耐药性。许多病毒蛋白已被证明可与FZR1相互作用,扰乱细胞周期进程以促进病毒复制。然而,FZR1在抗病毒免疫和RIG-I-MAVS通路中的潜在作用仍未得到探索。

本研究显示,在感染RNA病毒(包括水疱性口炎病毒(VSV)和仙台病毒(SeV))或用聚肌胞苷酸(poly (I:C))刺激的宿主细胞中,FZR1 mRNA的m6A修饰和FZR1蛋白的表达均显著上调。FZR1通过靶向MAVS–TRAF3/6信号轴促进抗病毒免疫。从机制上讲,FZR1减少了MAVS与PFKFB3的结合,从而增强了MAVS的聚集。FZR1促进MAVS对TRAF3/6的募集以及TRAF3/6通过K63泛素化被激活。因此,FZR1促进了RLR触发的IRF3和NF-κB活化以及IFN-I和促炎细胞因子的表达。一致地,敲低FZR1会损害体内IFN-I依赖的抗病毒先天免疫,导致更高的病毒载量。此外,抗癌药物紫杉醇(PTX)通过降解FZR1下调抗病毒免疫,并在体外和体内促进了甲型流感病毒(IAV)的复制。