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固有免疫系统是宿主抵御病毒入侵的第一道防线。Ⅰ型干扰素是关键的抗病毒细胞因子；它在细胞建立抗病毒状态的过程中发挥了核心的作用。Ⅰ型干扰素的诱导表达是固有免疫的重要调节与效应机制。已有的研究表明:多种转录因子(NF-κB、ATF-2/c-Jun、IRF3、IRF7)通过在Ⅰ型干扰素的转录调控区形成稳定的转录增强复合物(Enhanceosome),迅速并大量地诱导Ⅰ型干扰素表达。体内与体外的生物学分析已确立,干扰素调控因子3(IRF3)是介导细胞表达Ⅰ型干扰素最关键的转录因子,其转录活力与生物学功能直接影响细胞的抗病毒的能力。当细胞受到病毒感染后,IRF3被磷酸化迅速入核并激活一系列下游基因的表达,帮助宿主确立抗病毒的状态。IRF3的转录活力受到精密的调节。本论文的研究工作主要集中在IRF3转录活性的调控,旨在发现调控IRF3活力的新蛋白。
在本论文的第一部分工作中,我们通过免疫共沉淀偶联质谱的方法鉴定出HERC5(HECT结构域和RLD5)能特异的结合IRF3。外转HERC5或通过RNA干扰降低内源HERC5的蛋白表达水平,能明显增强或削弱IRF3调控的下游基因的转录水平。机制上HERC5能够催化类泛素蛋白ISG15修饰IRF3的193、360、366位的赖氨酸残基。ISG15修饰IRF3妨碍了其与肽基脯氨酰顺反异构酶Pin1的相互作用,进而阻断IRF3的泛素化降解。同野生型IRF3相比,病毒刺激后IRF3(K193,360,366R)跟Pin1的结合更紧密,更容易被泛素化,也更不稳定。宿主细胞的抗病毒活力在HERC5过表达或RNAi的情况下也得到明显增强和减弱。综上所述,我们的研究发现HERC5通过催化ISG15对IRF3的转录后修饰,能正调控宿主的抗病毒活力。
在本论文的第二部分工作中,我们发现RNA病毒感染能诱导TRIM21的表达并促进其与IRF3的结合。外转TRIM21或下调TRIM21,能明显增强或削弱IRF3调控的下游基因的转录。机制上TRIM21与IRF3的结合妨碍了其与Pin1的相互作用,进而阻断IRF3的泛素化降解。TRIM21保守的B30.2结构域负责调控IRF3的活力,它的RING结构域对TRIM21调控IRF3没有影响。宿主细胞的抗病毒活力在TRIM21过表达或RNAi的情况下也得到明显增强和减弱。综上所述,我们的研究发现TRIM21能正调控宿主的抗病毒活力,这进一步表明TRIM家族蛋白同固有免疫在进化上是密不可分的。