侯法建研究组揭示Ube2D3和Ube2N参与抗病毒天然免疫反应机制

 

天然免疫是机体抵御病原体侵染的第一道防线，其中病毒RNA受体RIG-I所介导的信号转导通路则在细胞响应RNA病毒侵染的免疫应答过程中起到关键性的作用。此前的研究表明，RIG-I分子在识别入侵的病毒RNA分子之后会解除自身的抑制状态，释放其N端CARD结构域。RIG-I的CARD结构域和线粒体蛋白质MAVS相互作用并且诱导其聚集(Cell，2011)，MAVS随之解除自身抑制的状态从而激活下游转录因子NF-κB和IRF3(NatCommun，2015)，诱导I型干扰素的表达，并最终清除入侵的病毒。

 

该研究首先建立了体外实验体系来研究诱导MAVS聚集的必需因子，发现泛素连接酶(E3)Riplet是RIG-I识别病毒RNA并激活MAVS所必须的，而此前领域内广泛认同的泛素连接酶TRIM25并没有直接参与这一生化过程。随后，通过蛋白质分离纯化和质谱分析鉴定出协助Riplet发挥抗病毒功能的泛素结合酶(E2)Ube2D3和Ube2N，这两种E2共同参与了Riplet激活RIG-I并诱导MAVS聚集的信号转导过程。进一步的分子机制研究发现，Ube2D3-Riplet组合促进RIG-I的CARD结构域的K63位多聚泛素化的共价修饰，而Ube2N-Riplet组合则促进非锚定的K63位多聚泛素链的合成。最终，K63位链接的多聚泛素链和RIG-I共同诱导MAVS的多聚化，启动抗病毒天然免疫反应。

 

硕博连读生石玉衡、苑博峰和朱文婷为本文共同第一作者，合作完成者为北生所陈涉博士，研究经费来自基金委和中科院。同时得到的帮助和支持来自浙江大学夏总平教授，武汉大学张晓东教授，UTMDAndersonCancerCenter的孙少聪教授，生化与细胞所陈德桂研究员、王红艳研究员、邱颖同学和周金秋研究员。该研究工作还得到生化与细胞所分子生物学技术平台和细胞分析技术平台的支持。

 

Innateimmunityplaysapivotalroleinvirusinfection.RIG-IsensesviralRNAandinitiatesaneffectiveinnateimmuneresponsefortypeIinterferonproduction.TotransduceRIG-I-mediatedantiviralsignalling,amitochondrialproteinMAVSformsprion-likeaggregatestoactivatedownstreamkinasesandtranscriptionfactors.However,theactivationmechanismofRIG-Iisincompletelyunderstood.HereweidentifytwoubiquitinenzymesUbe2D3andUbe2NthroughchromatographicpurificationasactivatorsforRIG-Ionvirusinfection.WeshowthattogetherwithubiquitinligaseRiplet,Ube2D3promotescovalentconjugationofpolyubiquitinchainstoRIG-I,whileUbe2Npreferentiallyfacilitatesproductionofunanchoredpolyubiquitinchains.Inthepresenceofthesepolyubiquitinchains,RIG-IinducesMAVSaggregationdirectlyonthemitochondria.Ourdatathusrevealtwoessentialpolyubiquitin-mediatedmechanismsunderlyingtheactivationofRIG-IandMAVSfortriggeringinnateimmunesignallinginresponsetoviralinfectionincells.

 

侯法建研究员1995年毕业于武汉大学，获学士学位；2001年毕业于中科院上海生化所，获博士学位。2001年11月至2012年1月于美国德州大学西南医学中心从事博士后研究。2012年2月起，在中科院上海生物化学与细胞生物学研究所任研究员，课题组长。

 

研究方向：天然免疫中信号转导的生化机理

 

研究工作：当病原体入侵高等有机体时，会产生免疫反应，包括天然免疫和适应性免疫。天然免疫反应起始于宿主细胞的受体分子对病原体上的特异分子的识别，随后激活特定的信号通路，从而导致抗不同病原体的基因的表达。譬如当病毒感染细胞时，和病毒相关的核酸分子会被细胞内的受体分子识别而激活相应的信号通路，导致抗病毒的干扰素的产生。介导天然免疫反应的信号通路存在于单个细胞中，这也使得利用体外的细胞组织培养研究这些信号通路成为可能。其它病原体如真菌、细菌等侵染有机体时也会激活相应的信号通路，从而产生不同的天然免疫反应，为有机体提供及时的保护。我们将利用生物化学和分子生物学的手段来解析这些信号通路。

 

代表性论文：

 

ShiY#,YuanB#,QiN#,ZhuW,SuJ,LiX,QiP,ZhangD,HouF*.AnautoinhibitorymechanismmodulatesMAVSactivityinantiviralinnateimmuneresponse.NatCommun.(2015)|6:78111|DOI:10.1038/ncomms8811.

 

HouF,SunL,ZhengH,SkaugB,JiangQX,ChenZJ*.MAVSformsfunctionalprion-likeaggregatestoactivateandpropagateantiviralinnateimmuneresponse.Cell.(2011)146(3),448-61.(coverstory)

 

ChuCW,HouF,ZhangJ,PhuL,LoktevAV,KirkpatrickDS,JacksonPK,ZhaoY,ZouH*.Anovelacetylationofβ-tubulinbySanmodulatesmicrotubulepolymerizationviadown-regulatingtubulinincorporation.MolBiolCell.(2011)22(4),448-56.

 

ZengW,SunL,JiangX,ChenX,HouF,AdhikariA,XuM,ChenZJ*.ReconstitutionoftheRIG-Ipathwayrevealsasignalingroleofunanchoredpolyubiquitinchainsininnateimmunity.Cell.(2010)141(2),315-30.

 

HouF,ChuCW,KongX,YokomoriK,ZouH*.TheacetyltransferaseactivityofSanstabilizesthemitoticcohesinatthecentromeresinashugoshin-independentmanner.JCellBiol.(2007)177(4),587-97.

 

JiaJ,ZhangL,ZhangQ,TongC,WangB,HouF,AmanaiK,JiangJ*.Phosphorylationbydouble-time/CKIepsilonandCKIalphatargetscubitusinterruptusforSlimb/beta-TRCP-mediatedproteolyticprocessing.DevCell.(2005)9(6),819-30.

 

HouF,ZouH*.TwohumanorthologuesofEco1/Ctf7acetyltransferasesarebothrequiredforpropersister-chromatidcohesion.MolBiolCell.(2005)16(8),3908-18.