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病毒基因组感知对抗病毒天然免疫信号和病毒逃逸的调节作用

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发表时间:2021-11-16 16:54作者:武汉新启迪Xinqidibio

摘要

模式识别受体(PRR)启动的免疫反应的正、负调节之间的协调平衡对于宿主来说是最有利的结果。这种平衡是至关重要的,因为它不仅必须确保激活对病毒感染的第一道防线,而且还必须防止不适当的免疫激活,从而导致自身免疫性疾病。最近的研究表明,由PRRs启动的信号转导通路是如何被不同的调节因子正向和负调控的,以维持宿主的免疫稳态。然而,病毒已经制定了颠覆宿主抗病毒反应和建立感染的策略。病毒已经进化出许多编码免疫调节蛋白的基因来对抗宿主的免疫系统。本文综述了在病毒感染过程中调节天然免疫信号分子的主要宿主因子的研究现状,并讨论了特定病毒蛋白如何通过免疫调节策略对抗抗病毒反应的证据。

导言

病毒需要劫持宿主细胞机器才能有效复制;然而,它们必须首先克服宿主的防御能力。病毒感染的效果取决于病毒和宿主所使用的效应分子的相对效力。决定宿主是否屈服于病毒感染或是否能够破坏病毒感染的一个关键因素是宿主防御被激活的速度。1。几乎所有的先天免疫反应都需要一系列的作用:病原体感应、信号转导、转录、翻译、蛋白质折叠和转运到作用部位。为了启动病毒感染信号,宿主细胞使用一组prs检测病毒dna或rna,其中包括维甲酸诱导基因-i(rig-i)样受体、Toll样受体、核苷酸结合寡聚结构域(Nod)样受体(rna传感器)、环GMP-AMP(CgAMP)合成酶(Cgas)、干扰素γ诱导蛋白16(Ifi 16),在黑色素瘤2(Amm 2)中缺失,以及死盒解旋酶41(Dxx 41)(Dx 41)(Ddx 41)(dna传感器)。2,3.

PRRs识别病毒核酸主要通过线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)或干扰素基因刺激因子(SING)等适配蛋白触发下游信号转导,通过自分泌或旁分泌机制诱导干扰素(IFN)刺激基因的表达;基因产物(促炎细胞因子、趋化因子和IFNs)抑制病毒复制和传播,并诱导适应性免疫反应的激活。4,5。这些抗病毒信号通路在宿主获得最佳结果方面起着至关重要的作用;因此,人们非常重视识别和理解与抗病毒天然免疫有关的信号通路和调节因子。6(无花果。1, 2).

传统的翻译后修饰,如多泛素化和磷酸化,非常规翻译后修饰(如乙酰化和甲基化),以及物理相互作用和易位等其他调节机制,通过针对天然免疫传感器和下游信号分子(如受体、适配器、酶和转录因子),影响干扰素-β和炎症细胞因子的产生。7,8。上述修饰在调节干扰素和炎性细胞因子的产生方面起着至关重要的作用,如果不加以控制,这些细胞因子可能通过促进自身免疫性疾病、过敏和其他免疫病理的发展,以及通过激活和调节细胞状态来加重病毒病的严重性,对宿主产生有害影响。9.

不足为奇的是,病毒利用许多策略来加强其复制。为了建立有效的终身感染和启动病毒的发病机制,病毒基因组的很大一部分编码了大量免疫调节蛋白;这些蛋白质的功能是逃避/破坏宿主免疫系统,并确保病毒持续存在。10。从病毒的角度来看,这些行为至关重要,因为病毒依赖活细胞进行复制。本综述的重点是当前有关两个因素的知识。首先,我们总结了RNA/DNA传感级联下游信号分子的翻译后修饰(PTMS)和其他调控机制,这些调控机制可以调节高效的IFN反应和/或维持宿主的免疫稳态。其次,我们总结了RNA/DNA病毒如何规避由PRRs启动的宿主天然免疫信号,从而在宿主细胞中建立允许状态。

PTMs在信号转导调控中的作用

PTMs在调节蛋白质的稳定性、活性、亚细胞定位和折叠等方面发挥着重要作用。用于绘制PTMS地图和量化PTMS的实验技术的进展已经在这些领域取得了显著进展。这些技术通过调节蛋白质功能、丰度、催化作用、相互作用或亚细胞定位来改变先天免疫反应,而不需要诱导新的转录程序。8,11。此外,其中一些PTM是高度动态和完全可逆的,既允许启动和解决响应。磷酸化是一种将磷酸化基团附着在丝氨酸、苏氨酸、酪氨酸、组氨酸或天冬氨酸残基上的过程,是一种受蛋白激酶和磷酸酶相互对立作用调控的PTM;这种ptm在天然免疫中起着重要作用。11,12。磷基的引入在生理pH值下产生负(-2)电荷,导致蛋白质结构发生重大的生物物理扰动。这表现在改变酶活性和/或蛋白质相互作用的构象变化上。13。泛素化是另一个重要的PTM。在泛素化过程中,蛋白质通过共价附着一种名为泛素的76个氨基酸蛋白进行修饰,泛素(顾名思义)在所有真核生物中都有广泛的表达,并且高度保守。14。泛素化是由泛素激活酶(E1)、泛素结合酶(E2)、泛素蛋白连接酶(E3)和脱泛素酶(Dubs)共同调控的,在调节天然免疫信号转导中起着至关重要的作用。与磷酸化不同的是,一个单一的靶位点可以由一个泛素分子(单泛素化)或由连接的泛素分子链(泛素化)来修饰。15。根据体系结构,泛素链可以从拓扑上分为四种类型:均相链、多条链(其中一种底物被不同的链分别修饰)、混合链(其中一条串联链包含两种连锁类型)和分支链。16,17。赖氨酸48(K48)连接的泛素化引起靶蛋白的降解,而K63连接的多泛素化介导信号转导。16,17。单链泛素化、线性泛素化和k6-、k11-、k27-、k29-和k33-连接泛素化被深入研究,以确定它们在天然免疫中的不同作用。15。与传统PTMs相似,非常规PTMs在天然免疫信号传导中也起着重要作用。8。乙酰基从乙酰辅酶A(乙酰辅酶A)转移到赖氨酸残基的ε氨基酸基(一种称为乙酰化的过程)导致电荷中和,从而改变蛋白质的生物学特性;此外,赖氨酸和精氨酸残基受到甲基转移酶(甲基化)和去甲基化酶的反向调节,乙酰化和甲基化在天然免疫信号传递中都起着重要作用。18。下面我们总结rna/dna传感级联下游信号分子的ptms和其他调控机制(另见表)。1, 2,和3).

图1:RLR介导的抗病毒信号通路的调节宿主因子和相互作用的病毒蛋白。
figure1

线粒体抗病毒信号蛋白(Mavs)、肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAF 3)、坦克结合激酶1(TBK 1)、NF-κ-B必需调节剂(NEMO)和IĸB激酶-ε(IKKε)的正、负调控宿主因子通过翻译后修饰(PTMs)或其他调节机制及病毒蛋白与Mavs、TRAF 3、TBK 1、Nemo或IKKε相互作用,以逃避宿主的免疫应答。RLR-MAVS通路主要由RLR-Ⅰ和MDA 5作为主要的病毒RNA传感器和下游信号分子Mavs和TRAF 3组成,它们通过激酶IKK和TBK 1/IKKε激活IRF 3/IRF 7。(注:图中指出,在感染RNA和DNA病毒时,参与TBK 1调节的宿主因子和病毒蛋白是常见的调节因子。)

图2:cGAS介导的抗病毒信号通路的调节宿主因子和相互作用的病毒蛋白。
figure2

2‘,3’-环GMP-AMP(2‘,3’-cGAMP)、干扰素基因刺激因子(SIN)、干扰素调节因子3(IRF 3)和IRF 7的正、负调节宿主因子通过翻译后修饰(PTMS)或其他修饰和病毒蛋白与cGAMP或叮咬相互作用,以逃避宿主的免疫应答。针刺介导的信号通路包括cGAS作为主要参与识别病毒DNA的关键传感器分子。这种识别触发了cGAMP的产生和与SINT的结合,从而导致IRF 3/IRF 7的激活和1型IFN的诱导。TBK 1、IRF 3和IRF 7参与了RNA和DNA病毒感应启动的IFN信号级联。(注:IRF 3/IRF 7在感染RNA和DNA病毒时参与调节宿主因子和病毒蛋白是图中常见的调节因子。)

表1 RLR启动的抗病毒信号的宿主调节因子。
表2 cGAS启动的抗病毒信号的宿主调节因子。
表3宿主调节剂通常参与RLR/cGAS启动的抗病毒信号传递。

RNA和DNA病毒的天然免疫回避策略

与宿主一起进化的病毒制定了规避先天免疫系统并确保其复制和存活的策略。单个病毒或病毒家族使用不同的策略。本文综述了RNA和DNA病毒在1型干扰素(IFN)通路中破坏单个信号分子功能的不同机制。许多病毒利用蛋白酶来切割靶蛋白。19,而一些病毒蛋白则促进目标天然免疫信号分子的降解。20,21。此外,病毒脱泛素酶可以从信号分子中去除k63连接的多聚泛素链,以阻止它们的激活。22,23,病毒E3泛素连接酶将k48连接的多聚泛素分子转移到目标分子上,从而触发其蛋白酶体降解。24。一些病毒蛋白会招募宿主E3泛素连接酶到多泛素信号分子并增加其蛋白酶体的降解。25。信号分子复合物的形成是天然免疫信号下游转导的关键。与病毒蛋白的直接相互作用抑制信号复合物的形成,如TRAF 3、坦克和TBK 1复合物。26,27。另一个重要的免疫逃逸机制是病毒蛋白和宿主信号分子之间的物理相互作用,它可以阻止激活、二聚、磷酸化或核转移。28,29。下面,我们总结了病毒蛋白介导的先天免疫逃避的机制(另见表)。45).

表4 RLR启动的抗病毒信号转导机制。
表5 cGAS启动的抗病毒信号转导机制。

RNA诱导的信号转导及病毒逃避宿主免疫的机制

RLR家族受体是检测细胞内病毒RNA的主要受体。30,31。RLR家族包括Rig-I、黑色素瘤分化相关基因5(MDA 5)和遗传学与生理学实验室(LGP 2)。Ip-i和mda 5是典型的prr,而lgp 2是平台-i和mda 5介导的信号转导的调节因子。32,33。钻机-I和MDA 5包含两个N端caspase招募域。34,一个中央DExD/H盒解旋酶结构域和一个C末端结构域(CTD).Rig-i和mda 5通过rna结合基序与细胞质中的病毒rna结合。30,31在此之后,信号域通过卡-卡介导的相互作用与下游适配器分子Mavs相互作用。这种相互作用导致小牛聚集形成一个类朊蛋白复合物,它将信号传递给激酶,如坦克结合激酶1(tbk-1)和IĸB激酶-ε(IKKε)。这种级联的激活导致转录因子IFN-调节因子(Irf)-3和irf-7磷酸化。31,35,36。最后,irf-3和irf-7的核易位诱导了1型IFN基因和其他抗病毒基因的表达。37。然而,RNA病毒采用策略来逃避这些RLR介导的先天免疫反应.下面,我们描述了主要的先天信号分子的激活和调节机制,以及病毒逃避它们的免疫调节机制。

宿主因素对小牛的调控作用

Mavs,又称IPS 1、VISA和Cardyf,是一种重要的受体启动蛋白。病毒感染后,rig-I和MDA 5与Mavs结合,从而激活下游信号转导.小牛蛋白,含有由核基因组编码的540个氨基酸。38,主要定位于线粒体外膜。然而,实验证据表明它也定位于线粒体相关内质网膜和过氧化物酶体。39,40,41。Mavs包含三个结构域:卡、中间脯氨酸丰富区和C端跨膜区。42域。该卡片与rip-i和mda 5中的卡相互作用,激活小牛,而富含脯氨酸的区域与肿瘤坏死因子受体相关因子(TRAF)家族成员(TRAF 2、TRAF 3、TRAF 5和TRAF 6)相互作用,激活下游信号。43。通过确保mavs在线粒体外膜上的定位,TM结构域起着至关重要的作用。44。小牛与rip-i和mda 5结合后,迅速形成类朊蛋白聚集体,将线粒体外膜上的其他小牛蛋白转化为类朊蛋白。45。通过聚合招募TRAF 2、TRAF 3、TRAF 5和TRAF 6通过PRR激活MAV,以促进TBK 1复合物(包括TBK 1、IĸB激酶、IKKε和NEMO)的形成46。毫不奇怪,Mavs的表达受到调控,以确保RLR介导的信号级联在刺激时不会被迅速激活;事实上,它在病毒感染的这一阶段的作用是防止快速的病毒复制。

自缔合和类朊蛋白聚集形成是Mavs活化的标志。45。E3泛素连接酶三分基序蛋白(TRIM)31与Mavs相互作用,催化Mavs中AA残基K10、K 311和K 461的K63连锁多泛素化,促进聚合体的形成。有趣的是,这一现象发生在病毒感染时,即在orp-i存在的情况下;因此,在病毒感染时,TRIM 31介导的Mavs聚集可能需要招募rip-i。47。此外,O-连接N-乙酰氨基葡萄糖转移酶(OGT)介导的Mavs糖基化增强了K63连接的多泛素化反应。48。最近的另一项研究表明,E3泛素连接酶TRIM 21在Mavs中的K27连接的多泛素化促进下游信号的激活。TRIM 21的pry-spry结构域与小牛相互作用,而环(真正有趣的新基因)结构域将E3泛素蛋白复合物转移到小牛身上,导致TBK 1进入小牛体内。49。Mavs的K48连接泛素化导致其蛋白酶体降解50因此,抑制Mavs K48连接泛素化的蛋白质是Mavs介导的信号的正调节因子。卵巢肿瘤去泛素酶4(OTUD 4)去除Mavs中K48连接的泛素链以抑制其降解51。此外,亲环素A在病毒感染时表达上调,亲环素A与TRIM 25竞争与Mavs结合。抑制TRIM 25促进Mavs泛素化和降解52,53.

磷酸化是调节Mavs信号的一种重要的PTM。激活的小牛将TBK 1和IKKε招募到复合物中。这些激酶介导Mavs的磷酸化,促进IRF 3的合成。加入的IRF 3被TBK 1磷酸化,增加了其同聚和核转运。与ptm类似,非ptms在Mavs信号的调控中起着至关重要的作用。12。重要的是,TRAF 3与Mavs(AA 450-468)相互作用,从而激活Mavs信号。54。丝裂毒素1(mitofusin 1,mfn 1)与小牛结合,增加小牛的再分布;mfn 1正调节rlr介导的先天抗病毒反应。55。此外,伏隔相关核1(NAC 1)是btb/poz家族的一员,它充当Mavs和tbk 1之间的桥梁,从而激活下游信号。56。此外,粘着斑激酶(Fak)以病毒感染依赖的方式与mavs在线粒体膜上相互作用,通过一种与激酶无关的机制增强mavs介导的信号传递。57.

Mavs的负调控主要通过Mavs的K_(48)连接泛素化、信号阻断、自噬和凋亡等途径介导。Mavs的K48连接多泛素化启动其蛋白酶体降解,并消除RLR介导的信号转导.实验证据表明,几种E3泛素连接酶参与Mavs的K48连接泛素化及其蛋白酶体降解;这些连接酶包括指环蛋白5(RNF 5)、RNF 115、TRIM 25、Smurf 1、Smurf 2、von Hippel-Lindau蛋白(Pvhl)和膜相关的无名指蛋白5(March 5)。52,58,59,60,61,62,63。重要的是,泛素硫酯酶OTU 1(Ydd 1)切割K63连接的泛素结构,并废除了由小牛形成的类朊蛋白聚集体,从而减弱iff 3介导的干扰素-β的产生。64。此外,几种蛋白质之间的相互作用通过招募E3泛素连接酶介导Mavs的泛素化和降解。例如,多聚(Rc)结合蛋白1/2(PCBP 1/PCBP 2)和Tax 1结合蛋白1(TAX1PB1)通过AIP 4/itch介导的K48连接的Mavs泛素化引发Mavs的蛋白酶体降解。50,65,66。同样,Smurf 1介导的K48连接泛素化被OTUD 1上调。67。E3泛素连接酶RNF 125与小牛结合,从而抑制其功能,由e3泛素连接酶MARCH 8介导的小牛的K27连接泛素化激活自噬蛋白NDP 52,导致小牛溶酶体降解。68,69。负调控Mavs介导的rlr信号的其他机制是Mavs通过类尼莫激酶(Nlk)磷酸化和降解。70。蛋白磷酸酶镁依赖性1A(ppm1A;又称pp2cα)是tbk 1/ikkε复合物的固有组分,它的靶标是mavs和tbk 1/ikkε进行去磷酸化,从而干扰mavs驱动的信号复合物的形成。71.

直接的蛋白质相互作用和信号阻断是下调Mavs介导的RLR信号的其他机制.最近的研究表明,乳酸是无氧糖酵解的最终产物,它与Mavs的TM结构域相互作用,阻止其线粒体定位和聚集,从而成为RLR信号转导的负调节因子。72。微管蛋白酪氨酸连接酶样蛋白12(TTLL 12)与Mavs、TBK 1和IKKε相互作用,以防止Mavs与其他分子的相互作用。然而,一旦病毒感染,TTLL 12的表达就会下降,从而通过释放Mavs的阻断激活下游的Mavs信号。73。在病毒感染后期,Mavs功能受到Ubx结构域蛋白1(UBXN 1)的负调控.UBXN 1的表达在感染后期增加,然后与TRAF 3/TRAF 6竞争与Mavs结合。74。类似于UBXN 1,LGP 2与Mavs结合,并防止Mavs与IKKε之间的交互。75。此外,gpatp结构域蛋白3(GPATCH 3)与小牛结合,以防止Mavs/TRAF 6/tbk 1复合物的形成。76,而Polo样激酶1(plk-1)与小牛的结合破坏了它与TRAF 3的相互作用。77。Rho家族三磷酸鸟苷小磷酸酶RAS相关的C3肉毒毒素底物1(Rac1)限制Mavs与E3连接酶TRIM 31的相互作用,从而抑制Mavs的泛素化、聚集和激活。78。此外,gC1qR之间的物理相互作用79丝裂80、ASC81,以及PSMA 782蛋白质和小牛在病毒感染过程中破坏小牛的功能。

病毒蛋白对小牛的调控作用

从病毒的角度来看,在感染初期避免宿主的先天免疫反应是很重要的。由于Mavs在RLR介导的信号级联中扮演着中枢适配器分子的重要角色,许多病毒的基因组编码干扰Mavs的蛋白质。例如肠病毒71(EV 71)半胱氨酸蛋白酶2APRO切割小牛在G 209,G 251和G 26583。这是第一种在多个AA残基上切割小牛的病毒蛋白。人鼻病毒C、柯萨奇病毒B3(CVB 3)和番泻叶病毒(SVV)编码半胱氨酸蛋白酶3C。PRO,它在Gln 148处切割小牛以防止信号传导。84,85,86。此外,cvb 3还编码另一种小牛裂解蛋白酶,名为2A。PRO然而,它的卵裂部位尚不清楚。87。猪繁殖和呼吸综合征病毒(PRRSV)产生一种3C样丝氨酸蛋白酶(3CLSP),在Glu268处切割小牛。88。此外,丙型肝炎病毒(HCV)NS3-4A38,89和3C的3ABC前体90甲型肝炎病毒91剪裁小牛干扰下游信号的激活92。轮状病毒nsp 1的e3泛素连接酶样活性意味着它与Mavs卡或tm结构域的相互作用导致Mavs依赖于泛素的蛋白酶体降解。93。此外,RV的结构蛋白vp3上调了Mavs的磷酸化,导致其k48连接泛素化介导的蛋白酶体降解。94。乙型肝炎病毒(HBV)蛋白X(HBX)与小牛结合,通过未知的E3泛素连接酶促进其泛素化和蛋白酶体降解。95。此外,乙肝病毒诱导的帕金还在线粒体上合成了线性泛素组装复合物,并废除了干扰素-β的合成。96。严重急性呼吸综合征冠状病毒(sars-cov-2)开放阅读框9b(orf-9b)通过PCBP 2-aip 4轴催化mavs的k48连接泛素化。97。此外,HCV感染还可诱导高尔基蛋白73(Gp 73)的表达,介导小牛蛋白酶体的降解。98。丙型肝炎病毒感染会上调NLRX 1,并将PCBP 2招募到小牛身上,从而在AIP 4的帮助下触发小牛的k48连接泛素化和降解。25。此外,HCV NS5A蛋白与MAVS之间的相互作用阻止了后者与TRAF 3和TRAF 6的结合。99。Nipah病毒(Niv)V蛋白与UBXN 1直接相互作用,通过蛋白质稳定增强Mavs与UBXN 1的相互作用100。最近的一项研究表明,野生型vp1(83e)而不是口蹄疫(Fmdv)突变体vp1(83k)蛋白通过干扰mavs与TRAF 3的相互作用而颠覆了mavs信号。101。此外,呼吸道合胞病毒的ns1和N蛋白分别通过抑制Mavs/rig-i相互作用和在包涵体中定位而抑制Ⅰ型IFNs的产生。102,103。人偏肺病毒M2-2蛋白可阻止小牛下游适配体TRAF 3、TRAF 5和TRAF 6的合成。104。有趣的是,最近的一项研究表明,sars-cov-2的M蛋白损害了小牛的聚集和下游TRAF 3、TBK 1和IRF 3的吸收。105,而另一项研究报告,sars-cov-2 m2m 2可抑制rip-i/mavs/trf 3和tbk-1复合物的形成和随后的irf 3核易位。26。已知与小牛相互作用或影响小牛的病毒蛋白列于表中4.

宿主因子和病毒蛋白对TRAF 3的调控作用

TRAF 3(又称Amn、CAP-1、CD40bp、CRAF 1、LAP 1或T-BAM)是TRAF家族中最神秘、最广泛表达的成员之一。该蛋白含有568个氨基酸(64.295 kDa)和五个锌指上游的一个典型的C3HC4无名指结构域、一个异亮氨酸拉链和一个C端的TRAF 3结构域。TRAF结构域对于与肿瘤坏死因子受体(Tnfr)家族成员的细胞质结构域和细胞内信号介质的结合以及同或异二聚体的形成至关重要。106,107,108,109。TRAF 3与Mavs形成稳定的复合物,激活激酶和IRF 3,最终导致IRF 3活化和核易位。110.

E3泛素连接酶死盒解旋酶3(DDX 3)110,cIAP 1,cIAP 2111,加连蛋白3结合蛋白(LGALS3BP)112、TRIM 24113,和TRIM 35114触发K63连接的TRAF 3的多泛素化。TRAF 3的这种修饰使其能够与MAVS和TBK 1结合,从而激活下游抗病毒信号。此外,e3泛素连接酶无名指蛋白166在rna病毒感染时将泛素转移到TRAF 3,从而激活了rn-β的产生。115。丝氨酸-苏氨酸激酶CK1ɛ与TRAF 3发生相互作用,并在Ser349上磷酸化,从而促进TRAF 3的Lys 63(K63)连接泛素化和tbk 1在TRAF 3中的进一步激活。116。骨桥蛋白(OPN)与TRAF 3相互作用抑制Triad3A介导的K48多聚泛素化和TRAF 3降解117。激酶3下游(DOK 3)通过富含酪氨酸的CTD与TRAF 3相互作用,诱导TRAF 3/TBK 1复合物的形成。118而TRAF 3与gtp酶贩运蛋白RAB1B的相互作用促进了TRAF 3/MAVS复合物的形成。119。如上所述,K63连接的多泛素化在激活TRAF 3中起着关键作用。因此,去泛素酶MYSM 1120杜巴121,USP 19122、OTUB 1、OTUB 2123,UCHL 1124,以及FOSL 1125从TRAF 3中去除泛素链以负调节其功能。此外,清道夫受体A(SRA)和HSCARG126通过促进TRAF 3中OTUB 1的合成,负调控TRAF 3蛋白的稳定性127。雌激素受体α(ERα)介导的K48连接的TRAF 3的多泛素化和降解128,WD重复域(WDR)82129帕金130,以及Triad3A131是另一种通过靶向TRAF 3来抑制IFN产生的机制。线性泛素化的emo与TRAF 3结合,干扰mavs-trf 3复合物,从而抑制IFN的活化。132.

由于K63连接的多泛素化在TRAF 3介导的信号传递中起着重要作用,因此病毒编码抑制TRAF 3泛素化以克服宿主先天反应的蛋白并不令人惊讶。口蹄疫病毒的领导蛋白酶(Lpro)133以及单纯疱疹病毒1型(HSV-1)的泛素特异性蛋白酶(UL36)。134作为病毒去泛素酶,介导TRAF 3去泛素化,导致TRAF 3信号下调。人肠道病毒D68(EV-D68)非结构蛋白2A蛋白酶(2Apro)在G 462处切割TRAF 3135。Sars-cov的M蛋白与TRAF 3、坦克和tbk 1/ikkε复合物形成复合物,抑制irf 3/ifr 7转录因子依赖的tbk 1/ikkε活化。27.

宿主因子和病毒蛋白对NEMO的调控作用

Nf-κB必需调节剂(nfo或ikkγ)含有419 aa,是位于NF-κB型和Ⅰ型干扰素信号级联中心的典型型κB复合体的整合调控支架蛋白。136。IKK复合物由两个激酶(IKkα和IKkβ)和一个调节亚基nemo组成。137。为了对IKK复合物进行适当的组装,NEMO在亮氨酸拉链和C端锌指(ZF)结构域的N端含有两个线圈域(CC1和CC2)。作为对RLR信号转导的响应,TBK 1通过泛素结合域来激活适配蛋白Nemo。Mavs上NEMO/TBK 1复合物的组装激活TBK 1激酶和IRF 3的磷酸化138。由于NEMO在调节RLR介导的IFN信号传递中起着关键的作用,许多正负宿主调节因子(以及病毒蛋白)在调节Nemo蛋白功能中起着重要的作用。TRIM 23介导的K27连接的多泛素化在病毒诱导的IRF 3介导的RLR信号的激活中起着至关重要的作用。当Nemo K 165、K 309、K 325、K 326和K 344异位表达时,TRIM 23介导的泛素结合发生。139。此外,由e3泛素连接酶MARCH 2和TRIM 29介导的nemo的k48连接多泛素化导致其蛋白酶体依赖性的降解。140,141。Run结构域Beclin-1-相互作用的富含半胱氨酸(Rub图标)与nemo相互作用,消除了nemo中的共轭泛素结构,从而抑制了它的激活和病毒感染后的信号转导。142。此外,前列腺素(PGRN)在流感病毒感染过程中表达;PGRN直接与nemo和新兵a20(又名TNFAIP 3)相互作用,从nemo的K 264中移除k63连接的多聚泛素链,导致下游信号的激活受损。143.

病毒可以通过促进Nemo的裂解或降解来逃避抗病毒免疫应答。许多病毒编码蛋白酶,使Nemo与蛋白酶体降解或凋亡无关,从而抑制RLR信号。例如3C90FMDV在Gln 383上特异性地靶向nemo,使c端zf结构域从蛋白中断裂,削弱了nemo激活下游IFN生产的能力。144。此外,hav3C蛋白酶(3cpro)在q 304处切割nemo,从而取消了它的信号适配器功能,并取消了干扰素-β合成的诱导作用。145。Nsp 4是PRRSV的一种类似病毒3C的丝氨酸蛋白酶,在E 166、E 171和E 349-s 350处切割nemo,而马动脉炎病毒的nsp 4类似于rrs病毒的nsp 4,在e 166、e 171、q 205和e 349处切割nemo,以抑制下游信号并维持病毒感染。146,147。猫传染性腹膜炎病毒NSP 5和猪流行性腹泻病毒(PEDV)编码的NSP 5在Q 132、Q 205、Q 231和Q 231处切割尼莫,导致免疫信号下调。148,149。同样,猪DeltaCoronavirus(PDCoV)的nsp 5在q 231处切割尼莫,削弱尼莫激活干扰素应答和下游信号的能力。150。此外,sars-cov-2的ORF9b干扰了nemo的k63连接的多泛素化。151从而降低SARS-CoV-2感染过程中IFN的产生.

宿主因子对TBK 1的调节作用

TRAF家族成员相关的NF-κB激活物结合激酶1(TBK 1,又称NAK或T2K)是调节IRF 3/IRF 7激活和NF-κB信号通路的两种非规范IKKS之一。TBK 1是一种729 aa蛋白(84 KDa),含有N端激酶结构域(Kd)、泛素样结构域(Udd)和两个C端盘绕结构域。152。ULD通过与TBK 1的功能域以及IRF 3/IRF 7等底物结合,作为调节结构域,从而使KD磷酸化靶底物蛋白。此外,TBK 1的结构与非正则激酶IKKε的结构相似;事实上,这两种激酶总是协同工作的。TBK 1的细胞表达普遍存在,因此在抗病毒天然免疫中起着不可或缺的作用。当感染RNA病毒时,TBK 1被上游蛋白Mavs激活,而被激活的TBK 1则被IRF 3和IRF 7所激活;这些蛋白经过TBK 1介导的C-末端磷酸化,引发其二聚和核易位,这是一种诱导IFN分泌的事件。153.

TBK 1作为调节IRF 3/IRF 7活化及IFN表达的重要激酶,必须通过调节其功能来维持免疫稳态,抑制病毒复制。因此,有几个调控因子针对TBK 1来控制其功能,而病毒则进化出了使其失效的机制。此外,TRAF家族E3泛素连接酶介导的K63连接的完整二聚体TBK 1在Lys 30和Lys 401上多泛素化。154Ser 172的转自磷酸化结果,标记tbk 1为磷酸化介导的激活。155。糖原合成酶激酶3β(GSK 3β)促进上述tbk 1在Ser172的自磷酸化156。TRIM 9短异构体(TRIM9s)可促进病毒感染时GSK 3β的生成。157,raf激酶抑制蛋白起正调节作用。158这两种蛋白均促进TBK 1的自磷酸化。此外,泛素2(UBQLN2)促进了TBK 1的稳定性,促进了TBK 1的磷酸化。159,Tyr 179(Y 179)磷酸化(由酪氨酸激酶Src催化)是启动TBK 1自磷酸化所必需的。160。泛素化在TBK 1的激活中也起着关键作用。思维炸弹E3泛素蛋白连接酶1(MIB 1)和MIB 2161,无名指蛋白128(RNF 128)162,以及中性粒调节素受体降解蛋白1(Nrdp 1/RNF 41)163激活TBK 1,促进其K63连接泛素化。由泛素特异性肽酶1(Usp 1)和uf 1组成的脱泛素酶复合物与tbk 1结合,去除k48连接的泛素化,逆转降解过程。164。DNA甲基转移酶DNMT3A维持组蛋白去乙酰化酶HDAC 9的高表达,维持TBK 1的脱乙酰化,提高其激酶活性。165,而HDAC 3正以与HDAC 9相同的方式调节TBK 1166。此外,丁酪氨酸蛋白3A1(Btn3a1)与tbk 1相互作用,以促进tbk 1在病毒感染后依赖于dynein的转运到核周区域,从而促进其与irf 3的关联。167。干扰素诱导蛋白与四肽重复序列3(IFIT 3)介导TBK 1与Mavs在线粒体上的连接168。此外,E3泛素连接酶TRIM 26连接尼莫与TBK 1之间的相互作用,促进了病毒感染时的免疫激活。169。此外,同源盒蛋白Msx 1和对接蛋白3(DOK 3)正向调节tbk 1功能以促进复合物的形成,PLA1A通过调节线粒体形态来促进tbk 1向线粒体的再摄取。118,170,171.

相反,几种TBK 1调节蛋白对TBK 1有负面影响。E3泛素连接酶诱导TBK 1的K48连接多泛素化(ASB 8)172,TRAF相互作用蛋白173,双特异性酪氨酸磷酸化调节激酶2(DYRK 2)174,和该复亚基7同系物(THOC 7)175触发TBK 1的蛋白酶体降解,并最终终止免疫激活。有趣的是,usp 38允许k48连接的泛素化和随后的tbk 1降解,方法是从tbk 1上相同的赖氨酸位点上专门去除k33连接的泛素链。176。此外,siglec 1招募trm 27和nlrp 4,使dtx 4启动tbk 1的K 48连接多泛素化。177,178。如上所述,K63连接的多泛素化在激活TBK 1中起着至关重要的作用。因此,任何破坏泛素链的蛋白质都可以被认为是负调节剂。例如,去泛素化酶柱状瘤病(CYLD)从tbk 1中去除k63连接的多聚泛素结构。34,以及A20调节复合物(由泛素编辑酶a20、Tax 1结合蛋白1(TAX1BP1,又称T6bp或TXBP 151)组成)。179,以及泛素特异性蛋白酶(Usp)2b(Usp2b)180拮抗TBK 1的K63连接多泛素化。此外,UBE2S还招募USP 15加入TBK 1,从而去除了K63连接的多聚泛素链。181。Src家族在Tyr 354/394处直接激活Lck、HCK和FGR磷酸化TBK 1,以防止其二聚和活化。182。ADP-核糖酶TIPARP与TBK 1相互作用,通过ADP-核糖基化抑制其活性。183。CDC25A磷酸酶在病毒感染激活位点(S 172)上的脱磷作用184。此外,感染RNA病毒时,蛋白磷酸酶1B(PPM1B)185、Cdc25A184,以及蛋白质磷酸酶4(PP4)186去磷酸化TBK 1 172,防止TBK 1持续活化。阻止蛋白质与蛋白质的相互作用是另一种抑制TBK 1驱动的免疫激活的方法。Nod样受体(例如NLRP 2)187雌激素相关受体α(errα)188MIP-T3抑制TBK 1与IRF 3的相互作用189防止TRAF 3/TBK 1复合物的形成。此外,ISG 56还干扰MITA与VISA或TBK 1之间的相互作用,而INKIT与TBK 1相互作用以削弱IRF 3的招募和磷酸化。190,191.

RNA病毒蛋白对TBK 1的调节作用

TBK 1是病毒的靶点,通过调节天然免疫的激活,确保病毒的存活和持续复制。SARS-CoV-2病毒NSP 13192、心脏病毒(HRTV)NS193,以及登革热病毒(DENV)血清型4(DENV4)NS194蛋白质与TBK 1直接相互作用,以防止其自磷酸化。小鼠肝炎病毒A59(MHV-A59)的类木瓜蛋白酶结构域2(PLP 2)195以及FMDV的短型领导蛋白酶(Lpro)Lbpro133从TBK 1中分离泛素链并使其激酶活性失活。HSV-1的US 11蛋白与Hsp 90相互作用,与TBK 1竞争,破坏TBK 1/Hsp 90复合物的形成。US 11随后通过蛋白酶体依赖性途径介导tbk 1失稳。196。重症血小板减少综合征Bunyavirus(SFTSV)利用NS蛋白诱导宿主免疫系统形成细胞质包涵体197,198而SFTSV的NS蛋白通过直接相互作用而破坏TBK的自磷酸化。199。此外,PEDV的N蛋白200和HRTV的NS蛋白201直接靶向TBK 1抑制TBK 1/IRF 3相互作用,而寨卡病毒NS5蛋白通过阻断TBK 1的激活而拮抗IFN的产生202。最近的一项研究表明,sars-cov-2的nsp 13与tbk 1的Mavs结合域直接相互作用,并破坏tbk 1-mav的相互作用。203。SARS-CoV膜锚定PLpro结构域(PLpro-TM)通过干扰IRF 3的磷酸化和二聚作用抑制SIN/TBK 1/IKKε介导的Ⅰ型IFN的激活204。传染性软体动物病毒编码的FIPS(MC 159和MC 160)抑制TBK 1的磷酸化和激活,但MC 159与TBK 1直接相互作用,MC 160不与TBK 1相互作用。205。草鱼呼肠孤病毒(GCRV)通过去除TBK 1中K63连接泛素化和促进其k48连接泛素化而抑制TBK 1的激活24.

宿主因子和病毒蛋白对IKKε的调节作用

IKKε(原名Ikki)是IκB激酶家族的非规范成员,由于其促进Ⅰ型干扰素应答的能力而被广泛研究。IKKε是一种由KD、ULD和支架二聚结构域组成的716 AA蛋白。IKKε的KD与TBK 1的同源性为49%,相似性为65%。206。TBK 1和IKKε的激活促进IRF 3和7的磷酸化和核转位,在诱导天然免疫应答过程中导致Ⅰ型IFN转录上调。207。在天然免疫应答过程中,TBK 1和IKKε表现出功能冗余,但TBK 1似乎比IKKε更重要。IKK亚基NEMO促进胞质DNA信号下游的TBK 1和IKKε的激活,泛素化的NEMO通过激活IKKβ来促进TBK 1或IKKε的激活。

生化分析表明,1-磷酸鞘氨醇(S1P)裂解酶与IKkε的相互作用导致IKkε驱动的干扰素信号的激活。208。病毒感染引发DDX 3和IKKε之间的相互作用。DDX 3的表达扩增TBK 1/IKKε-介导的IFN-β启动子的诱导209。Dexd/hbox rna解旋酶19(Dxx 19)招募Lamtor 2形成tbk 1/ikkε/lamtor 2/dx 19/irf 3复合物,通过促进tbk 1和ikkε的降解来抑制干扰素的产生。210。Fascin1是一种肌动蛋白捆绑蛋白,它与IKKε相互作用,抑制了由rig-i介导的结肠癌细胞信号级联。211.

到目前为止,对干扰IKKε信号传导机制的病毒蛋白的研究还不多见。DENV的NS2B/3与IKKε直接相互作用;计算分析表明,通过这种相互作用,NS2B/3掩盖了IKKε的KD,并可能影响其功能,从而损害IRF 3的磷酸化和核转移。212。有趣的是,丙型肝炎病毒NS2与IKKε/TBK 1激酶复合物相互作用,从而抑制IRF 3磷酸化。213。此外,伊波拉病毒的VP 35蛋白在病毒感染早期与IKkε和tbk 1相互作用,这种物理上的相互作用进一步阻止了IKkε与IRF 3、IRF 7和Mavs的相互作用。214。同样,淋巴细胞性脉络膜炎病毒(LCMV)NP与IKKε的KD结合,阻断其自身催化活性和磷酸化IRF 3的能力。215。此外,中东呼吸综合征冠状病毒(mers-cov)ORF8b抑制hsp-70依赖的ikkε活化,而ns2抑制irf 3的IKkε依赖磷酸化。213,216.

宿主因素对IRF 3的调控作用

IRF 3(又称IIAE 7)是一种主要的转录因子,负责诱导先天性抗病毒免疫。它是一种在组织中广泛表达的427 aa(47.219 kDa)蛋白。IRF 3包含N端DNA结合域(DBD)和C端反活化结构域.经过大量的研究,tbk 1和ikkε被确认为在其C端负责irf 3磷酸化的激酶,这有助于二聚体的形成,二聚体随后被转运到细胞核。136,217与p 300/cbp家族的协同激活因子形成复合物,并启动目标基因的转录,包括编码IFN-β的基因。218,219。IRF 3含有一个由importin-α受体识别的活性核定位信号,并将其转运到细胞核中。219,220.

由于IRF 3是RLR介导的抗病毒免疫激活的关键,因此IRF 3的功能受到宿主蛋白的正向和负调控,或者病毒进化出了消除蛋白质表达的机制,这并不奇怪。长非编码RNA(INcRNA)INcLrc 55-作为新兵甲酯酶1(PME-1),促进PME-1与IRF 3磷酸化抑制剂PP2A的相互作用221。同样,IRF 1与IRF 3相互作用,通过阻断IRF 3和PP2A之间的相互作用来增强IRF 3的激活222。热休克蛋白家族D(Hsp 60)成员1促进IRF 3的磷酸化和二聚,增加β感染诱导的IFN-诱导61。赖氨酸甲基转移酶核受体结合集区3(NSD 3)通过其PWWP 1结构域直接结合到IRF 3 C末端区域,并在K 366处甲基化IRF 3。单甲基化通过促进IRF 3与蛋白磷酸酶PP1cc的解离而维持IRF 3的磷酸化,从而促进Ⅰ型IFNs的产生。223。除泛素酶USP 22在病毒感染后使KPNA 2稳定,从而促进IRF 3的有效核易位。224.

对于IRF 3介导的信号转导的负调控,E3泛素连接酶相互作用蛋白肽链-脯氨酸顺/反式异构酶,尼玛-相互作用1。225,以及与PKC 1(RBCK 1)相互作用的RBCC蛋白226、Ro52/TRIM 21227,Hect结构域泛素228E3连接酶229,以及TRIM 26230催化K48连接的泛素化和随后的IRF 3的蛋白酶体降解。此外,OTUD 1从irf 3中移除病毒感染引起的k6连接泛素结构,导致irf 3与靶基因启动子区域分离,而不影响其蛋白质稳定性、二聚或核易位。231。IFN诱导的跨膜蛋白3(IFITM 3)与IRF 3结合,通过介导IRF 3的自噬性降解而调节IRF 3的稳态。232。IRF 3的磷酸化是导致其活化的关键修饰。因此,IRF 3通过MAPK磷酸酶5(MKP 5)等磷酸酶去磷酸化。233丝氨酸/苏氨酸磷酸酶PP2A234灭活IRF 3。然而,在Thr 75和Thr 253处,Mst 1与IRF 3和磷酸化IRF 3直接结合,从而阻止IRF 3的同聚,降低其占据染色质的能力,并抑制IRF 3介导的转录反应。235。有趣的是,F-box蛋白FBXO 17通过招募蛋白磷酸酶2A(PP2A)来降低IRF 3的二聚和核转运,从而导致IRF 3的去磷酸化。236研究表明,DDX 5蛋白在病毒感染过程中促进了这一过程。237。HDAC 4在Ser 386和Ser 396抑制TBK 1和IKKε介导的IRF 3磷酸化238...Sinein/SUMO特异性蛋白酶2(SENP 2)导致IRF 3去SUMO化、K48连接泛素化和降解。239。死盒多肽56(DDX 56)通过干扰IRF 3与核易位载体IOP 5的相互作用而抑制IRF 3的核移位。240。Rub图标与IRF 3的IRF关联域(Iad)特别相互作用,从而防止IRF 3的二聚。241。人Argonaute 2(AGO 2)阻断IRF 3与cbp的结合,但这种相互作用不影响IRF 3的磷酸化、核易位或dna结合。242.

RNA病毒蛋白对IRF 3的调控作用

由于基因组的限制,大多数病毒的免疫调节作用集中在宿主靶标上,它们是抗病毒反应的关键分子。因此,IRF 3是这些目标之一就不足为奇了。甲型流感病毒(IAV)的NS1蛋白243猪血凝性脑脊髓炎病毒(PHEV)244,狂犬病病毒(RABV)的磷蛋白(P)245,sars-cov-2的pplpro蛋白(具有去泛素化活性),rrs的nsp 1β蛋白。228、小反刍动物病毒(PPRV)的N蛋白247,以及PEDV的NSP 15蛋白。248抑制IRF 3的激活,下调核易位。最近的一项研究报道,sars-cov-2的开放阅读框6(Opf 6)与蛋白核分裂素α2(Kpna 2)结合,从而抑制ifr 3的核易位。192此外,ORF 6、NSP 12和NSP 5蛋白抑制IRF 3的核易位,从而阻止IFN的产生。249,250,251,而nsp 3/类木瓜蛋白酶则裂解IRF 3来破坏IFN的产生。252。此外,日本脑炎病毒(JEV)的NS5与核运输蛋白KPNA 2、KPNA 3和KPNA 4相互作用,竞争性地阻断了KPNA 3和KPNA 4之间的相互作用以及它们的一个货物分子IRF 3。253。JEV下调IRF 3磷酸化和核易位,随着sfRNA与基因组rna摩尔比的增加,这种作用更加明显。254。仙台病毒V蛋白抑制IRF 3向细胞核的转运255,以及3CPROSVV蛋白通过蛋白酶降解IRF 3256。NPRO猪瘟病毒(CSFV)蛋白257RV的NSP 1蛋白258引发IRF 3的蛋白酶体降解。FMDV 3A与DDX 56相互作用通过降低IRF 3的磷酸化而抑制Ⅰ型干扰素的产生259。汉坦病毒260人T细胞白血病1型病毒(HTLV-1)的癌蛋白税261,DENV的NS蛋白194,以及MERS-CoV的M蛋白。262下调IRF 3磷酸化。此外,有两篇报道揭示了梭戈托病毒(Thov)的ML蛋白和RV的nsp 1蛋白阻断了IRF 3的二聚和随后的核易位。263,264.

宿主因子和RNA病毒蛋白对IRF 7的调控作用

IRF 7是一个503 aa(55 KDa)蛋白,包含一个N端dbd,一个iad,一个核输出序列,一个自抑制区和一个由关键丝氨酸残基组成的信号反应域。217,265。与IRF 3不同,IRF 7不是在细胞中普遍表达,而是在病原体感染或刺激下诱导表达。然而,它是Ⅰ型干扰素基因表达和干扰素依赖的天然免疫反应的主要调节因子。266...IKKε和TBK 1是IRF 7磷酸化和激活的主要激酶267。IRF 7的核易位和积聚触发了IFN-β和IFN-α的表达。268。IRF 7在lysine 444、446和452上的K63连接多泛素化是由TRAF 6触发的,这是一个重要的过程,在其磷酸化和核易位之前对其激活起重要作用。269。研究表明,几种负调节因子对IRF 7活性的调节维持了免疫稳态。N-Myc和STAT相互作用(Nmi)促进IRF 7的k48连接泛素化及其依赖蛋白酶体的降解270,而Ro52/TRIM 21在上游信号激活时介导其泛素化促进的降解。271。TRIM 28与SUMO E2酶相互作用,促进IRF 7的SUMO化。TRIM 28介导的IRF 7亚基化在病毒感染过程中增加,导致转录抑制。272。N端脱泛素酶273酶A20的结构域与IRF 7相互作用,减少其K63连接的泛素化,并负调控转录功能。274。此外,IRF 7与IFN诱导的P 200家族蛋白IFI 204之间的物理相互作用275,激活转录因子4(ATF 4)和HSP 70。276,277下调IRF 7的活性,导致天然免疫活动的下调。不同的RNA病毒蛋白抑制IRF 7。EBOV的VP 35增强PIAS 1介导的IRF 7亚基化,从而抑制IFN的转录278。此外,丙型肝炎病毒感染还会损害irf-7的核易位。279。CSFV N的Zn结合域PRO蛋白质与IRF 7直接相互作用,破坏IRF 7的功能280。特别是3CPROSvv可降低pk-15细胞IRF 7蛋白的表达和磷酸化。256.

DNA病毒诱导的信号转导及免疫逃逸机制

病毒感染后,病毒DNA在病毒蛋白合成之前被释放到宿主细胞的细胞质中。胞浆病毒DNA主要由环化GMP-AMP(CGAMP)合成酶(CGAS)识别,该合成酶含有一个核苷酸转移酶(NTase)结构域。经DNA结合后,cGAS合成第二信使分子环GMP-AMP(CGAMP).这种名为2‘,3’-cGAMP的cGAMP异构体作为第二信使与ER膜适配器结合。281,282,283诱导构象的改变,可能导致刺的激活。然后从ER到ER-Golgi中间舱,然后再到高尔基设备。284,285。在这一过程中,叮人的羧基末端激活了激酶TBK 1,而TBK 1又磷酸化了转录因子IRF 3。磷酸化的IRF 3二聚体然后进入细胞核,最终导致1型IFN基因和其他抗病毒基因的诱导。286。虽然其他蛋白质,如ifi 16、ddx 41和mre 11,也以针刺依赖的方式介导dna诱导的fn-β的产生,但只有cgas以酶的方式产生cgAMP作为第二信使来激活β,为dna刺激的IFN-β的产生提供了一个明确的分子机制。287。然而,DNA病毒利用策略来逃避先天免疫反应。下面,我们描述这些机制的激活和调节,以及病毒逃避它们的免疫调节机制。

宿主因子和病毒蛋白对2‘,3’-cGAMP的调节作用

在DNA识别后,cGAS利用ATP和gtp生成第二信使2‘,3’-环GMP-AMP(2‘,3’-cGAMP)。284,288。2‘,3’-cGAMP与经典细菌信号传递中的二次信使不同,2‘,3’-cGAMP含有混合磷酸二酯键(G(2‘,5’)Pa和A(3‘,5’)pg)。282,289。中间产物5‘-pppG(2’,5‘)Pa是在环2’,3‘-cGAMP合成之前由cGAS生成的。42。其次,2‘,3’-cGAMP与SINT相互作用,激活下游信号转导,诱导产生强的IFNs,从而产生抗病毒作用。288。迄今为止,很少有研究发现宿主因子和病毒蛋白在天然免疫激活过程中调节2‘,3’-cGAMP的功能。对HSV-1感染的最新研究表明,富含亮氨酸重复序列蛋白(Lrrc)的LRRC8A/LRRC8E-含体积调节的阴离子通道通过质膜转运cGAMP,从而启动有效的抗病毒天然免疫。290。相反,2‘,3’-cGAMP主要由外切核苷酸焦磷酸酶/磷酸二酯酶(ENPP 1)水解,从而阻止了叮咬激活。一般来说,病毒已经进化出对抗宿主先天免疫激活的机制。291,292。然而,抗病毒第二信使2‘,3’-cGAMP可以被包装成病毒粒子,包括痘病毒、疱疹病毒和逆转录病毒,从而使其能够转移到新感染的细胞中,从而激活免疫反应。携带2‘,3’-cGAMP病毒的病毒一旦感染邻近的细胞,就会激活一个依赖于叮咬的抗病毒程序。293,294。此外,还鉴定了由2‘,3’-cGAMP降解酶组成的poxvirus免疫核酸酶家族。痘苗病毒过氧化物酶通过金属无关的3‘-5’键降解2‘,3’-cGAMP,从而将2‘,3’-cGAMP转化成线性GP[2‘-5’]AP[3‘]。此外,同一项研究还发现,poxin基因(Brr)的缺失抑制了痘苗病毒在体内的复制,从而限制了叮咬依赖的信号传递。295.

宿主因素对叮咬的调节作用

SING又称MITA、Eris、TMEM 173或MPYS,是一种ER膜信号。283蛋白为379 aa;它在N-端携带一个预测的TM部分(AA残基1-173),调控其细胞定位和同源化,因为TM结构域跨越ER膜。它还含有细胞内可溶性部分(aa残基174-379),可停靠下游分子,如tbk 1/ikkε和irf 3/irf 7。296,297。为了启动信号传递,天然配体cGAMP结合在针刺二聚体中的V形亲水性口袋。由此产生的构象变化将隐藏的CTT暴露给TBK 1和IRF 3。298,299。由于这种构象的变化,刺被从ER传送到ER-Golgi中间室,然后被传送到高尔基装置和核周区域。300.

由于针刺对细胞内核酸的天然免疫反应是必不可少的,它的活性受到严格的调节,以维持免疫稳态,同时使下游信号及时激活,以对抗病毒感染。有几种PTMs参与调节SING功能。其中,K63连接的多泛素化起着关键的激活作用。线粒体E3泛素蛋白连接酶1(MUL1)在K 224处催化K63连接的多泛素化反应,将TBK 1转运到IRF 3。泛素化缺陷的Sting突变体k224r不能在刺激下易位到核周点,这表明K 224处的刺的k63连接的多泛素化对叮咬贩运是必不可少的。301。E3泛素连接酶TRAF 6302,泛素调节X结构域含蛋白-3B(UBXN3B)303,和RNF 11559还与K63连接的多聚泛素链结合,从而加强其与IRF 3和TBK 1的相互作用。E3泛素连接酶复合物AMFR和胰岛素诱导基因1(INSIG 1)催化K27连接的多泛素化。这种修饰作为一个固定平台,以补充TBK 1,从而促进其易位到周围核微粒体。304。K_(48)连接的多泛素化是细胞针刺蛋白表达的主要负调控机制之一。因此,任何干扰K48连接的多聚泛素链的因素都可能激活信号转导。20美元/18美元305,306,USP 44307,CYLD308、OTUD 5309,以及IRHO 2310从刺痛中去除K48连接的多聚泛素链,最终增强先天抗病毒反应。棕榈酰化在调节宿主细胞的蛋白质运输、稳定性和细胞定位方面起着重要的作用。针刺的棕榈酰化发生在它被贩运到高尔基体之后,这种PTM对刺激的激活是必不可少的。此外,棕榈酰化抑制剂2-溴丙交酯(2-bp)对诱饵介导的IFN诱导有抑制作用。311,312。TBK 1在S 366上磷酸化促进IRF 3的合成和激活313。此外,SIN的s 358也是磷酸化的,尽管激酶的作用尚不清楚。314。有趣的是,在dna病毒感染时,酪氨酸激酶csk磷酸化在Y 240和Y 245处,这对它的激活很重要。315。ER相关蛋白ZDHHC 1和跨膜清空24蛋白转运域(TMED 2)与刺有关,并介导其二聚/聚集;它们也促进了它的贩运。315,316。SNX 8将Ⅲ类磷脂酰肌醇3-激酶蛋白vps 34招募到SINT,从而促进从ER到核周微粒体的叮咬。317.

关于SING的负调控,rff 5通过k48连接的泛素化将其在K 150处进行修饰,从而削弱了Sting信号,从而促进了它的降解。318。RNF 90和TRIM 29也促进了K 48连接的泛素化,抑制了SING信号。319,320然而,特定的AA残基1即泛素化是没有定义的。此外,TRIM 30α通过K_(48)连接的泛素化对K 275上的SIN通路起负调节作用。321。相比之下,dub usp 21水解K27/63连接的多聚泛素链。322,USP 49323移除K63连接的多聚泛素链和USP 13324去除K33连接的多聚泛素链在针刺,以负调节叮咬介导的信号。PPM1A在S 358处除磷,抑制核周点的形成,从而抑制免疫反应。314。Y 245在SINT上的磷酸化对SING的激活起着至关重要的作用。PTPN 1和PTPN 2在Y 245处脱磷,然后通过20S蛋白酶体促进其降解325。此外,MRP326和NLRX 1327刺痛与其相互作用,下调其功能,而rig-i和IL-6则在dsdna刺激下触发人二倍体细胞的蛋白酶体降解。328。自噬相关基因9a(Atg9a)与针刺共定位,破坏刺与tbk 1的结合。329.

病毒蛋白对叮咬的调节作用

在宿主防御dna病毒如hsv-1、痘苗病毒(vvΔe3l)、巨细胞病毒(tomegalovirus,cmv)和杆状病毒的过程中,sting起着至关重要的作用。330。因此,病毒通过对抗信号而进化出一定的策略来对抗宿主的先天免疫。例如,“公民权利和政治权利国际公约”27331HSV蛋白在感染过程中被转运到细胞质中,并与之相互作用,抑制IRF 3的激活。HSV-1γ34.5蛋白通过与针刺的N端相互作用,抑制从ER到高尔基体的针刺转运。332Hsv-1的ul 46是最丰富的HSV被膜蛋白之一,它与刺痛相互作用以阻止其活化。333。HSV-1 VP1-2蛋白去泛素化抑制其下游信号转导334。人类T淋巴细胞趋化病毒1型(HTLV-1)Tax蛋白也可以使叮咬去泛素化,抑制下游信号。22,而NS4B的丙型肝炎病毒裂解直接335,而vIRF 1的KSHV削弱了刺/TBK 1的相互作用。336。鼠CMV(MCMV)编码一种叫做M 152的产品,它与叮咬作用以抑制其活化。337。HBV病毒聚合酶通过逆转录酶结构域干扰SINT的K63连接多泛素化338。HCMV被膜蛋白UL 82通过直接与SINT的相互作用而负调控SING信号。然后,它抑制从ER到核周点状结构的叮咬贩运。339。Hcmv的IE86蛋白促进蛋白酶体依赖性的SIN降解,抑制干扰素-β1和cxcl 10的分泌。340,341,而hcmv的ul 42则会损害针刺从ER向核周点状结构的易位,这是刺的激活所必需的。342。鸭Tembusu病毒(DTMUV)NS2B3通过与aa残基221-225相互作用而断裂,这种方法并不是严格的物种特异性的。343.

DNA病毒蛋白对TBK 1的调节作用

为了完成它们在宿主中的生命周期,DNA病毒使用许多策略来逃避由RLR启动的宿主免疫信号,它们通过针对TBK 1来实现这一点。HSV-1的US 11蛋白与内源性Hsp 90结合,破坏Hsp 90/TBK 1复合物,阻断TBK 1的激活。此外,US 11通过蛋白酶体依赖的途径诱导tbk 1失稳,最终阻断irf 3的磷酸化。196。此外,hsv-1的UL46蛋白与tbk 1的C端区相互作用,抑制tbk 1与刺的相互作用。333,而γ(1)34.5蛋白与TBK 1形成复合物,破坏TBK 1/IRF 3相互作用,从而阻止下游信号传递。344。小鼠γ疱疹病毒68(MHV-68)的ORF 11与TBK 1直接相互作用,特别是抑制了TBK 1/IRF 3的相互作用。345。猫泛白细胞减少症病毒(Fpv)NS2的C端和盘绕结构域与tbk 1相互作用,从而防止其被刺痛所吸收,最终干扰下游蛋白irf 3的磷酸化。346.

DNA病毒蛋白对IRF 3的调控作用

许多DNA病毒蛋白抑制IRF 3以抑制天然免疫信号。Kaposi肉瘤相关疱疹病毒(Khsv)的vp 24蛋白和LANA 2(又称vIRF 3)蛋白通过与irf 3相互作用抑制其二聚和磷酸化,从而限制了干扰素β的诱导。29,347。牛疱疹病毒1型(BoHV-1)编码的ICP 0蛋白(BICP 0)可诱导IRF 3的蛋白酶体降解,而不能诱导IRF 7的降解。348。水痘-带状疱疹病毒(VZV)是一种只感染人类的重要的α疱疹病毒.几种VZV病毒蛋白干扰IRF 3的活性。VZV病毒早期蛋白62(IE62)抑制关键丝氨酸残基IRF 3的磷酸化,但不干扰IRF 3/TBK 1的相互作用。349。ORF 47与IRF 3直接相互作用,从而抑制后续的信号转导;ORF 61则直接与IRF 3相互作用,诱导其泛素化和蛋白酶体降解。350,351。痘苗病毒早期核蛋白N2抑制IRF 3的磷酸化和核易位351.

DNA病毒蛋白对IRF 7的调控作用

不同的病毒蛋白抑制和激活IRF 7。EB病毒LMP 1与IRF 7的相互作用催化RIP依赖的K63连接的泛素化及IRF 7的活化352。马立克氏病病毒VP 23蛋白与IRF 7相互作用,阻断其与TBK 1的结合,从而抑制IRF 7磷酸化和核易位,降低IFN-β的产生。353。Kshv和hhv 8编码的早期核转录因子rta是一种泛素E3连接酶,催化IRF 7的泛素化和蛋白酶体降解。354。KSHV vIRF 3与IRF 7的DBD或中央iad特异性相互作用,抑制IRF 7的DNA结合活性。355。KSHV vIRF 4与IRF 7特异地相互作用,从而抑制IRF 7的二聚,最终抑制IRF 7介导的Ⅰ型IFN的活化。356。KSHV的LANA 2(又称vIRF 3)通过与IRF 7相互作用并抑制其磷酸化来限制IFN-β的诱导。29.


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