浙江大學陳瑋/韓偉課題組發現E3泛素連接酶RAD18可作為IRF3介導的IFNB1轉錄的“分子制動器”

一個多世紀來RNA病毒大流行已成為人類健康的重大威脅，I型干擾（IFN）在機體抗病毒感染中發揮至關重要的作用。

I型干擾素反應始于免疫細胞表面模式識別受體（PRRs）對病原體相關分子模式（PAMPs）的特異性識別，進而激活下游信號級聯反應。作為關鍵轉錄調節因子的干擾素調節因子3（IRF3）在TBK1激酶介導下發生磷酸化修飾（p-IRF3），最終啟動Ⅰ型IFN基因的轉錄程序。

近日，浙江大學陳瑋/韓偉課題組在《Nature Immunology》雜志上發表題為E3 ligase RAD18 targets phosphorylated IRF3 to terminate IFNB transcription的研究論文。該研究闡明了E3泛素連接酶RAD18蛋白的作用機制：它能夠特異性結合IFNB啟動子上的磷酸化IRF3二聚體，并通過促進p-IRF3蛋白的泛素化修飾，促使其從DNA鏈上脫離，進而終止IRF3的轉錄激活功能。這一發現揭示了RAD18可作為一種有效的“分子制動器”，對IRF3介導的IFNB1轉錄活性發揮調控作用。

研究發現，在細胞受到病毒刺激后，E3泛素連接酶RAD18與IRF3的結合大大增加，且能促進p-IRF3發生強烈的泛素化，而該泛素化與IRF3的自噬途徑降解相關。實驗驗證結果表明，RAD18可推動活化后的IRF3蛋白發生降解。當細胞中RAD18蛋白缺失時，磷酸化IRF3（p-IRF3）的降解過程會受到抑制，且該蛋白會滯留于細胞核內；與此同時，細胞會產生更多的I型干擾素（I型IFN），這使得其對包括新型冠狀病毒（SARS-CoV-2）在內的病毒感染展現出更強的防御能力。

進一步研究表明，E3泛素連接酶RAD18具備特異性識別并結合IFNB啟動子上磷酸化IRF3（p-IRF3）的能力。它會促進K63連接的多泛素鏈與p-IRF3的Lys193位點（小鼠中對應Lys188位點）偶聯，這一修飾會導致泛素化的p-IRF3二聚體從轉錄復合物中解離并被輸出到核外，從而終止IFNB1的轉錄過程。隨后，輸出到核外的泛素化p-IRF3二聚體可被自噬貨物受體蛋白OPTN識別，最終被遞送至自噬體中降解。而當IRF3發生K193R（賴氨酸突變為精氨酸）突變后，其會持續結合在IFNB啟動子上，無法啟動后續的核輸出及自噬體降解流程。

值得注意的是，其他已被報道的IRF3相關E3泛素連接酶（如TRIM21、TRIM26、RBCK1、UBE3C等），均不具備直接調控p-IRF3轉錄活性的功能。

為了驗證這一機制的臨床意義，研究人員進行了動物實驗。研究人員運用Knock-in技術構建了IRF3-K188R基因突變小鼠。實驗結果顯示，該基因突變小鼠的巨噬細胞在應對病毒感染時，可產生更強的IFNβ反應；同時，對突變小鼠進行實驗性變態反應性腦脊髓炎（EAE）造模后發現，其脊髓的炎癥細胞浸潤程度及脫髓鞘程度均顯著減輕。此外，研究人員還構建了Rad18fl/fl Lysm-cre（髓系細胞內Rad18基因特異性缺陷）小鼠，體內病毒感染實驗證實，此類小鼠在感染水泡性口炎病毒（VSV）后，生存期明顯延長，且體內臟器（肺臟、脾臟和肝臟）與血清中的IFNβ因子表達水平均顯著升高，肺部的炎癥浸潤程度較輕，體現了Rad18fl/fl Lysm-cre小鼠對病毒感染具有更強的抵抗能力。

此外，研究人員還進行了臨床研究，實驗發現，E3泛素連接酶RAD18在系統性紅斑狼瘡（SLE）患者的外周血CD14陽性單核細胞中表達水平較低。進一步分析顯示，在活動期SLE患者中，RAD18的蛋白表達量分別與IRF3的磷酸化水平、IFNB1及IFNA的mRNA表達水平呈負相關。這一結果提示，RAD18在系統性紅斑狼瘡中對磷酸化IRF3（p-IRF3）所驅動的干擾素（IFN）表達具有負向調控作用。

總的來說，本研究明確了E3泛素連接酶RAD18的關鍵功能——它是可特異性靶向磷酸化IRF3（p-IRF3），并介導其通過自噬途徑實現降解的E3泛素連接酶。具體而言，RAD18能夠選擇性結合位于IFNB啟動子上的p-IRF3二聚體，進而終止p-IRF3的轉錄活性，從而對Ⅰ型干擾素（Ⅰ型IFN）的合成發揮“分子剎車”作用，有效防止機體出現持續過度的炎癥反應。而RAD18的缺失，可能導致Ⅰ型IFN的持續產生，進而導致自身免疫性疾病的發生。

該研究通過深入解析RAD18對p-IRF3的時空動態調控機制，為精準調控因Ⅰ型IFN過度激活引發的免疫病理損傷提供了重要的分子機制基礎，具有顯著的轉化醫學價值。這一發現不僅可為新型抗病毒藥物的研發提供科學指導，同時也使RAD18有望成為與I型IFN相關的自身免疫性疾病（多發性硬化癥、系統性紅斑狼瘡）新治療策略的潛在靶點。

來源：生物谷

編輯：吃一口小貓