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天然免疫系统是宿主抵抗病毒入侵的第一道防线,病毒感染宿主细胞后,其释放到细胞内的保守成分即病原相关分子模式(PAMPs)被宿主细胞内的模式识别受体(PRRs)识别,启动一系列的信号转导事件进而诱导I型干扰素、促炎症因子以及多种抗病毒基因的表达。诱导产生的抗病毒效应蛋白通过启动宿主的抗病毒天然免疫反应抑制病毒的复制、清除被感染的细胞并进一步促进宿主的适应性免疫反应,最终清除入侵细胞内的病毒。RNA病毒感染宿主细胞后,其释放到细胞内的病毒RNA可以被retinoic acid-inducible gene-I(RIG-I)-like receptors(RLRs)识别,包括 RIG-I 和MDA5。RIG-I和MDA5可以识别不同类型的病毒RNA,RIG-I主要负责识别病毒的 5 ’-pppRNA、short double-strand RNA(dsRNA),例如仙台病毒(Sendai virus,SeV)、水疱性口 炎病毒(vesicular stomatitis virus,VSV)、新城疫病毒(Newcastle disease virus,NDV)和流感病毒(influenza virus);MDA5 则主要识别病毒的长双链RNA((dsRNA),如脑心肌炎病毒(encephalomyocarditis virus,EMCV)。结合病毒RNA后,RIG-I和MDA5通过构象改变发生活化,转移至线粒体,并与定位在线粒体上的接头蛋白VISA发生相互作用,VISA招募下游信号分子如TRAF2/3/6、TBKI以及IKKs至线粒体,活化后的TBK1和IKKs磷酸化转录因子IRF3和NF-κB,进而诱导下游抗病毒基因的表达。RIG-I和MDA5的活化也受很多转录翻译后修饰调控,如泛素化、苏素化以及磷酸化等。其中泛素化修饰对RIG-I以及MDA5的激活至关重要。DNA病毒感染宿主细胞后,其释放到细胞内的病毒DNA可以被cGAS、IFI16、DDX41、AIM2、LSm14A 等受体所识别,其中 cGAS(cyclic GMP-AMP synthase)被认为是最主要的识别受体。cGAS识别病毒DNA后,发生寡聚化并催化ATP、GTP合成第二信使cGAMP(2’-3’cyclic AMP-GMP),激活定位在内质网上的接头蛋白MITA,活化后的MITA招募TBK1和IRF3并使其磷酸化进而诱导下游抗病毒基因的表达。RNA和DNA病毒感染宿主细胞后,宿主细胞内的受体对病毒核酸的识别是启动抗病毒天然免疫反应的先决条件,RIG-I和MDA5以及cGAS对病毒核酸的识别是如何被调控的仍需进一步研究。在本研究中,我们筛选鉴定出一个CCHC-type zinc finger(ZF)protein,ZCCHC3。结果表明,ZCCHC3 正向调控RNA和DNA病毒诱导的天然免疫反应。第一部分研究结果表明,ZCCHC3的缺失能够显著抑制RNA病毒诱导的抗病毒基因的表达,Zcchc3-小鼠对RNA病毒VSV、EMCV感染引起的死亡更加敏感。机制研究表明,ZCCHC3能够结合dsRNA,并促进RIG-I和MDA5结合dsRNA。此外,我们发现,ZCCHC3促进TRIM25与RIG-I和MDA5的相互作用,进而增强RIG-I和MDA5的K63位连接的多聚泛素化,这对于RIG-I和MDA5的激活至关重要。这些研究结果表明,ZCCHC3是RIG-I和MDA5介导的信号通路中的重要调控分子,ZCCHC3作为RIG-I和MDA5的辅助受体通过两种不同的机制调控RIG-I和MDA5的活性。第二部分研究结果表明,ZCCHC3的缺失显著抑制DNA病毒诱导的抗病毒基因的表达,Zcchc3-/-小鼠对DNA病毒感染引起的死亡更加敏感。机制研究表明,ZCCHC3能够结合dsDNA,并促进cGAS结合dsDNA,并增强cGAS的寡聚化和cGAS的活性。这些研究结果表明,ZCCHC3作为cGAS的辅助受体在宿主抗DNA病毒诱导的天然免疫反应中发挥重要作用。综上所述,我们从体外细胞水平和基因敲除小鼠模型等不同层面研究证实了 ZCCHC3作为RLRs以及cGAS的辅助受体参与调控RNA和DNA病毒介导的天然免疫反应。该研究为抗病毒天然免疫信号转导提供了新的分子机制,同时为感染性疾病的防治提供了重要的理论基础和分子靶标。