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Cell子刊:浙江大学徐平龙研究组阐述蛋白酪氨酸磷酸化修饰在抗病毒天然免疫中的重要功能与机制

摘要 : 2017年6月14日,国际著名学术杂志《Cell》子刊、著名病原微生物学期刊《Cell Host Microbe》杂志在线发表了浙江大学生命科学研究院徐平龙实验室题为“Lck/Hck/Fgr-mediated tyrosine phosphorylation negatively regulates TBK1 to restrain innate antiviral responses”的研究论文

 2017年6月14日,国际著名学术杂志《Cell》子刊、著名病原微生物学期刊《Cell Host Microbe》杂志在线发表了浙江大学生命科学研究院徐平龙实验室题为“Lck/Hck/Fgr-mediated tyrosine phosphorylation negatively regulates TBK1 to restrain innate antiviral responses”的研究论文,论文报道抗病毒天然免疫关键激酶TBK1的新修饰模式与调控机制,该调控在整体动物中的生理功能,以及酪氨酸激酶小分子抑制剂在抗病毒防治中的重要应用前景。徐平龙实验室博士生刘盛铎和硕士生陈莎莎为论文共同第一作者,通讯作者为徐平龙教授。

细胞质核酸识别及其启动的抗病毒天然免疫存在于我们机体几乎所有类型的细胞中,是一类古老而进化上高度保守的细胞生物学机制,不仅对病毒感染防御至关重要,更在自身免疫疾病、神经退行性疾病及肿瘤发生中有重要功能。位于细胞质中的RNA/DNA模式识别受体,比如RIG-I或cGAS,能够侦测到病毒或自身泄漏的核酸并激活,通过线粒体或内质网定位的接头蛋白MAVS或STING,逐次活化关键激酶TBK1和转录因子IRF3,并激活NF-κB通路,诱导表达I/III型干扰素、干扰素诱导基因、促炎症细胞因子等一系列抗病毒因子,从而建立自身和周边细胞的抗病毒状态。抗病毒天然机制研究有重要的科学认知价值和应用前景,也是当前国际生物医学发展的主要前沿之一。蛋白酪氨酸磷酸化修饰,尽管只占到所有蛋白磷酸化修饰的2.5%,但在细胞的几乎所有生理进程中都有关键调控功能。抗病毒天然免疫通路的激活,传统上认识是由蛋白泛素化和蛋白丝苏氨酸磷酸化所介导,对于蛋白酪氨酸磷酸化修饰的作用与生理功能,未有深入探索和认知。

徐平龙实验室发现病毒感染过程中,在多种器官来源的细胞中都观察到细胞内源TBK1有动态的酪氨酸磷酸化修饰,并与TBK1激活与抑制紧密相关。随后通过小分子抑制剂和蛋白激酶文库筛选以及基因表达和CRISPR介导的基因敲除分析,确定Src家族酪氨酸激酶(SFKs)Lck、Hck、Fgr是导致静态和病毒感染过程中TBK1酪氨酸磷酸化修饰和功能抑制的主要激酶。分子机制上,发现Lck/Hck/Fgr与TBK1/IKKe相互作用并形成内源复合体,直接酪氨酸磷酸化修饰TBK1。Lck/Hck/Fgr主要修饰TBK1的394位和354位酪氨酸,破坏其形成TBK1同聚二体或TBK1/IKKe异聚二体的分子介面,导致TBK1失活。Lck/Hck同时也强烈修饰TBK1催化中心附近的153位酪氨酸,进一步阻抑TBK1激活。因此,Lck/Hck/Fgr的基因敲除或者药学抑制能显著提高细胞核酸识别通路的激活和抗病毒免疫应答,以及对RNA病毒和DNA病毒的抵抗能力。更为重要的是,Lck/Hck/Fgr的小分子抑制剂能显著增强小鼠与斑马鱼对病毒感染的防御,而Lck表达则明显削弱斑马鱼的病毒抗性。非常有意思的是,核酸识别通路的激活能直接通过IRF3介导的转录,强烈诱导Lck/Hck/Fgr蛋白表达,构成了对核酸识别通路的负反馈调控。研究因此鉴定了抗病毒应答关键激酶TBK1的直接酪氨酸磷酸化修饰以及修饰激酶,提出了酪氨酸磷酸化修饰和酪氨酸激酶在抗病毒天然免疫中的关键调控作用和生理功能,并深入解析了其抑制抗病毒应答和负反馈调控的分子机制。研究也首次指出了酪氨酸激酶抑制在抗病毒防治中的潜在重要价值。这些新发现为理解抗病毒免疫机制和发展抗病毒的防治手段提供了新的理论与实验依据。

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图:揭示TBK1络氨酸磷酸化抑制抗病毒天然免疫应答的功能与分子机制

原文链接:

Lck/Hck/Fgr-mediated tyrosine phosphorylation negatively regulates TBK1 to restrain innate antiviral responses

原文摘要:

Cytosolic nucleic acid sensing elicits interferon production for primary antiviral defense through cascades controlled by protein ubiquitination and Ser/Thr phosphorylation. Here we show that TBK1, a core kinase of antiviral pathways, is inhibited by tyrosine phosphorylation. The Src family kinases (SFKs) Lck, Hck, and Fgr directly phosphorylate TBK1 at Tyr354/394, to prevent TBK1 dimerization and activation. Accordingly, antiviral sensing and resistance were substantially enhanced in Lck/Hck/Fgr triple knockout cells and ectopic expression of Lck/Hck/Fgr dampened the antiviral defense in cells and zebrafish. Small-molecule inhibitors of SFKs, which are conventional anti-tumor therapeutics, enhanced antiviral responses and protected zebrafish and mice from viral attack. Viral infection induced the expression of Lck/Hck/Fgr through TBK1-mediated mobilization of IRF3, thus constituting a negative feedback loop. These findings unveil the negative regulation of TBK1 via tyrosine phosphorylation and the functional integration of SFKs into innate antiviral immunity.

来源: Cell Host Microbe 浏览次数:0

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