RIG-Ⅰ信号转导途径在机体抗病毒中的作用

在真核生物体内,除了能够识别入侵机体的病毒RNA的TOLL样受体外,近年来发现了另一种能够识别病毒RNA的细胞质内受体--RIG-I.RIG-I能够识别病毒的RNA组分,并通过自身的CARD与下游信号分子MAVS的CARD相互作用来传递信号,激活细胞转录因子IRF-3和NF-κB,使其进入细胞核内,诱导β干扰素的表达,从而启动固有免疫应答和调节随后的获得性免疫应答,增强机体抵抗病毒的能力.另外,近年来的研究还发现了两个与RIG-I任序列、功能上都有很大相似性的病毒RNA识别蛋白质:MDA5和LGP2.     

RIG-I样受体与RNA病毒识别

RIG-I样受体(RIG-I like receptors,RLR)是一类新发现的模式识别受体,能够识别细胞质中的病毒RNA,通过RLR级联信号诱导干扰素和促炎症细胞因子的产生,对抗病毒天然免疫的建立起着非常重要的作用.RLR信号通路既受宿主的严格调控,也能够作为病毒逃避宿主干扰素反应的靶点.本文重点讨论了RLR及其在RNA病毒识别和抗病毒天然免疫中的作用.     

RIG-I的基因结构、进化及功能

RIG-I(retinoic acid-inducible gene-I)是一种细胞质内识别病毒RNA的受体,广泛存在于多种组织和细胞中。其结构上包括一个N-端的半胱天冬酶募集结构域(caspase recruitment domain, CARD)、RNA解旋酶结构(RNA helicase domain)和C-端调控或抑制结构域(C-terminal regulatory or repressed domain, CTD/RD)。最近的研究发现, RIG-I除了具有抗病毒功能外,还参与抗菌、抗癌,调控细胞增殖、分化和凋亡等生物学过程。为了更全面、系统地了解RIG-I,该文对RIG-I的基因结构、进化及功能进行了综述,以期为病原体感染和癌症的研究提供参考。     

宿主细胞应答病毒感染的细胞信号转导研究新进展

机体如何识别以及清除入侵的病毒一直是分子免疫学研究的重点.早期的研究揭示,病毒的入侵可诱导表达大量的IFNβ,PKR等抗病毒蛋白分子.这些蛋白质分子通过多种方式造成被侵染细胞表现出特殊的状态或迅速凋亡,从而控制病毒的复制和传播,同时诱导产生大量细胞因子和趋化因子等,启动适应性免疫反应的进程.但是,该领域研究的一个重要瓶颈是对于病毒与宿主细胞相互作用的最早期信号事件了解甚微.近几年的研究工作在先天性免疫系统如何识别早期病毒的入侵方面取得了重大进展.TLR3和RIG-I/MDA5细胞信号转导通路,是最近发现的宿主细胞识别与应答病毒的重要调节机制.它们利用不同的细胞信号转导机制诱导先天性免疫反应,主要参与脊椎动物细胞识别和清除RNA病毒的原发抗感染过程,是机体先天免疫系统的一种重要反应机制,直接影响后续适应性免疫系统的作用.就这些细胞信号转导通路在先天性免疫应答中的研究进展做了概述与展望.     

RIG-I敲除293T细胞系的建立及其对B型流感病毒复制的影响

CRISPR/Cas9基因编辑技术是通过人工设计的单向导RNA(Single-guide RNA,sgRNA)指导Cas9蛋白对目的基因靶位点进行特异性的识别、结合和切割后,通过细胞的非同源末端连接或同源末端重组修复机制来完成对基因组的敲除与敲入的编辑技术。RIG-I是机体的一种模式识别受体,能够识别胞质中的含5′-三磷酸基团的RNA,并通过与下游信号分子MAVS相互作用,激活IRF3/7和NF-κB,从而启动I型干扰素和炎性因子的表达。已有研究表明,B型流感病毒(IBV)在感染早期能够上调RIG-I的表达水平。为了探索RIG-I是否为B型流感病毒激活抗病毒天然免疫信号通路的主要受体及其对IBV复制的影响,本研究利用CRISPR-Cas9技术对293T细胞中的RIG-I基因进行了敲除,经嘌呤霉素压力筛选到了一株稳定敲除RIG-I基因的293T(RIG-I-/-293T)细胞系。Western blotting检测发现,IBV或仙台病毒感染后该细胞系中RIG-I不再表达,说明该敲除细胞系构建成功。IBV感染RIG-I-/-293T细胞后,干扰素、炎性因子及干扰素刺激基因的转录水平与野生型293T细胞相比明显下降,并且在RIG-I-/-293T细胞中检测不到p65和IRF3磷酸化,表明IBV感染早期细胞因子的表达主要依赖于RIG-I信号通路的激活。IBV在野生型及RIG-I-/-293T细胞中的多步生长曲线表明,RIG-I可抑制IBV的复制。以上结果表明,RIG-I敲除的293T细胞系构建成功,RIG-I是IBV激活下游抗病毒天然免疫信号通路的主要受体之一,且对IBV的复制具有负调控作用,该研究为探索IBV的感染机制奠定了基础。     

宿主-病毒在RIG-I信号通路中的相互作用

维甲酸诱导基因-I(retinoic acid-inducible gene-I,RIG-I)已经被鉴定为RNA病毒感染的细胞传感元件,它与线粒体衔接蛋白MAVS/IPS-1/VISA/Cardif相互作用,诱导I型干扰素(interferon,IFN)介导的宿主抗病毒感染天然免疫.然而,许多病毒已经进化出了种种策略破坏RIG-I介导的信号通路.宿主-病毒的这种相互作用为揭示病毒感染的致病机理和发现开发抗病毒药物的靶标提供了机遇.本文主要综述RIG-I信号通路及不同病毒用来逃避RIG-I信号的策略.     

抗病毒免疫中干扰素与炎症信号通路的交互调控：防御反应与维持稳态

天然免疫是机体通过识别自身或外部危险信号后,为维持体内稳态而逐步建立起来的一系列防御反应,当宿主细胞内的模式识别受体识别胞内病原相关分子模式后激活干扰素(interferon, IFN)、核因子-kappa B (nuclear factor-kappa B, NF-κB)和炎性小体等信号通路。IFNs在天然免疫应答中发挥重要作用,它诱导的抗病毒基因能够通过多种方式抵御病毒的感染,炎症反应则是机体自动的防御反应,能够在病毒感染机体时释放促炎性细胞因子以调控机体的免疫反应,进而发挥抗病毒作用。在病毒感染过程中,IFN信号通路与炎症反应调控网络中的关键分子如NF-κB/RelA、PKR等存在一定的交互作用,此外,IFN信号通路及其产生的细胞因子又影响其他信号通路的活化,进而调控机体的免疫应答以维持自身稳态,它们之间的交互调控失衡将会引起过度炎症反应,导致组织器官的免疫病理损伤,例如SARS-CoV-2感染机体时产生的过度炎症反应。本文综述了机体抗病毒免疫过程中干扰素信号通路与炎症反应之间的交互调控,为研发抗病毒策略提供新思路。     

宿主模式识别受体介导的病毒免疫逃逸机制研究进展

随着病毒和机体斗争的不断发展,病毒逐步进化出各种免疫逃逸机制来躲避宿主的免疫应答,以实现增殖的目的。该文归纳总结了病毒通过宿主的Toll样受体、RIG-I样受体、DNA识别受体及NOD样受体等主要模式识别受体进行逃逸的机制,并且为深入探究病毒致病机制奠定基础,也为病毒疫苗和抗病毒药物的研发提供了新思路。     

RLRs家族中RIG-I和MDA-5的研究进展

非特异性固有免疫是预防病毒感染的第一道防线,Toll样受体(toll-like receptors,TLRs)和维甲酸诱导基因I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)是感知病毒RNA的两个主要受体家族。RLRs为存在于胞浆中的RNA解旋酶家族,可识别在病毒感染或复制期间进入到胞浆内的单链或双链RNA。目前研究RLRs家族比较多的成员有维甲酸诱导型基因I(retinoic acid-inducible gene I,RIG-I)、黑色素瘤分化相关基因5(melanoma differentiation associated gene-5,MDA-5)及遗传学和生理学实验室蛋白2(laboratory of genetics and physiology 2,LGP2)。本文分别就RLRs家族中RIG-I和MDA-5结构、生物学作用及其信号传导中关键分子的研究进展作一概述。     

病毒感染对角质形成细胞CCL20表达的影响及其机制

目的:既往研究发现,趋化因子CCL20在银屑病、白癜风等在内的多种自身免疫性皮肤疾病的病理过程中扮演了重要的角色,同时病毒感染也被认为是自身免疫性疾病的重要参与者。皮肤组织是机体抵御外界病原体的第一道屏障,其中角质形成细胞被认为在启动免疫中发挥了关键的作用。视黄酸诱导基因蛋白I(RIG-I)是固有免疫模式识别受体家族的重要成员,其能够被病毒复制的中间产物激活。然而,病毒感染是否会通过RIG-I信号通路影响角质形成细胞中CCL20的表达,进而参与自身免疫性皮肤疾病的病理过程仍不清楚。本文使用聚肌胞苷酸(Poly(I:C))来体外模拟病毒感染,探究病毒感染对皮肤角质形成细胞CCL20表达的影响,并且通过小干扰RNA沉默关键分子来探究相应的分子机制。方法:首先,体外细胞实验使用Poly(I:C)刺激角质形成细胞系HaCaT,通过Western-blot实验和qRT-PCR实验探究Poly(I:C)对HaCat中RIG-I表达的影响;接下来,通过实时荧光定量PCR(qRT-PCR)以及酶联免疫吸附测定实验(ELISA)检测Poly(I:C)对角质形成细胞CCL20分泌的影响;线粒体抗病毒信号蛋白(MAVS)在RIG-I的下游发挥着重要作用,我们通过小干扰RNA(si-RNA)阻断RIG-I-MAVS-NF-κB信号通路关键分子,探究Poly(I:C)诱导角质形成细胞CCL20表达升高的分子机制。结果:Poly(I:C)能够明显促进角质形成细胞中RIG-I的表达及CCL20的表达和分泌;Poly(I:C)诱导角质形成细胞CCL20分泌是由RIG-I-MAVS-NF-κB信号通路介导的。结论:Poly(I:C)模拟病毒感染能够通过RIG-I-MAVS-NF-κB信号通路介导CCL20表达增加,进而参与自身免疫性皮肤疾病的病理过程。     

Journal of Hepatology:发现丙肝病毒感染关键模式识别受体

<正>中科院上海巴斯德研究所钟劲研究组通过表达突变型的MAVS蛋白,构建了丙型肝炎(HCV)病毒感染可诱导固有免疫反应的新型细胞系,发现RIG-I并不是HCV病毒感染过程中的关键模式识别受体。相关研究成果已在线发表于《肝脏病学杂志》。HCV是人类的重要病原体,能够通过逃逸宿主的免疫防御系统来建立持续性感染,导致肝硬化和肝癌。病毒在感染过程中被宿主细胞的模式识别受体识别,从而激活固有免疫系统产生抗病毒反应。研究表明RIG-I样受体解旋酶家族中的宿主蛋白RIG-I在肝细胞中转染HCV基因组的3'UTR RNA可以被RIG-I识别并激活干扰素的表达,是HCV的模式识别受体,但该现象从未在HCV病毒感染过程中得到证明。     

Immunity:抗真菌感染的天然免疫信号新发现

正CARD9蛋白是天然免疫系统中C-type lectin受体下游的结合蛋白,负责传递上游受体识别特定物质后产生的信号。C-type lectin受体主要包括dectin-1,dectin-2等,它们主要识别真菌或细菌细胞壁的组分。C-type lectin受体激活后会介导胞内的免疫信号,最终诱导NF-k B的激活与炎性因子的释放。最初时CARD9蛋白被发现与自身免疫病[比如IBD(immune bowel disease),强直性脊柱炎等等]有关,CARD9蛋白相关基因突变的患者中     

长链非编码RNANRAV在抗病毒应答中对干扰素刺激基因(ISG)转录的调控作用

<正>天然免疫是宿主抵抗病毒的第一道防线。病毒侵染宿主后,宿主的病原识别受体(PRR)鉴别出病毒的核酸或蛋白质组分,激活抗病毒天然免疫应答。一系列天然免疫信号通路被PRR激活,通路下游的转录因子随之活化并进入细胞核,核内各种免疫相关基因依次开始转录调控。首先,干扰素大量表达并被分泌至细胞外,随后上百种干扰素刺激基因(ISG)转录表达。这些ISG蛋白分布至细胞内外,通过多种机制抵御病毒的感染复制,以清除机体内的病毒。长链非编码RNA(Long non-coding RNA,lnc RNA)是一类长度大于200nt、不具有蛋白编码特性的RNA分子。近年来大量实验证据表明,长链非编码RNA在细胞     

病毒感染对宿主TLRs模式识别与免疫应答信号的影响

TLRs是一类古老的天然模式识别分子,通过识别病毒的PAMPs,活化依赖和非依赖于MyD88的信号通路,诱导IFNs、促炎性细胞因子和趋化因子等分子的释放和表达,清除病毒的感染;同时,病毒为了感染宿主,采用多种免疫逃避策略干扰机体TLRs的信号,尤其调节MyD88、NF-κB、TRIF和IRFs等重要信号分子,以逃避机体天然PRRs的监视、识别和清除。因此,本文重点以VACV、HCV和HIV为例,介绍病毒感染对宿主TLRs模式识别与免疫应答信号的调节,以进一步理解病毒与宿主相互作用的复杂性,为病毒病的有效防治提供理论依据。     

流感病毒感染的模式识别及下游相关信号通路

流感病毒(influenza virus)轻症感染可由机体免疫系统清除,但重症感染则诱发肺脏免疫损伤。流感病毒的病原体相关分子模式(pathogen-associated molecular patterns,PAMPs)可被位于细胞膜、细胞器膜及胞质内的重要模式识别受体(pattern recognition receptors,PRRs)介导识别,活化一系列激酶及转录因子,诱导促炎细胞因子和趋化因子的表达、成熟和分泌,进一步激活天然免疫及获得性免疫应答细胞,介导炎症反应和诱导免疫病理损伤。PRRs是研究天然免疫应答启动机制及抑制重症感染诱导免疫病理损伤的重要靶点。现就Toll样受体(toll-like receptors,TLRs)中的TLR3、TLR7/8、TLR4、RIG-I样受体(RIG-I like receptors,RLRs)和NOD样受体(NOD-like receptor,NLR)在流感病毒感染中的识别及下游信号通路在免疫病理损伤中的作用机制作一综述。     

病原DNA识别及其诱导天然免疫调节机制研究进展

机体天然免疫系统拥有一系列可以探测和抵制微生物侵袭的机制.目前,关于病原RNA的细胞内识别机制有了较为深入的研究和相关报道,但细胞内病原DNA的识别和相应的天然免疫应答机制仍未完全被揭示.阐明上述机制有助于了解和治疗一系列微生物感染相关的疾病,包括病毒和细菌感染类疾病、病毒相关的肿瘤、自身免疫性疾病等.近年来,细胞内多个充当"DNA传感器"的分子和干扰素调节分子被认为在细胞质DNA诱导宿主天然免疫反应过程中起着关键性调节作用.综述了对细胞内病原DNA的主要识别分子、信号通路以及相关的天然免疫调控机制.     

鱼类和哺乳类RLR介导的抗病毒免疫反应的泛素化修饰调控

RLR[retinoic acid-inducible gene Ⅰ(RIG-Ⅰ)-like Receptors]是一类表达在胞浆中的模式识别受体, 在识别细胞质中经病毒复制产生的病毒RNA后, 启动一系列信号级联反应, 以诱导机体Ⅰ型干扰素及干扰素诱导的抗病毒基因的表达, 最后达到清除机体病毒感染的目的。由于在病毒感染时机体干扰素反应必须迅速启动, 当病毒清除后干扰素反应又需要立即恢复到正常本底水平, 因此RLR激活的信号转导途径受到了严格的调控, 其中就包括由E3泛素连接酶参与的泛素化修饰调控和由去泛素化酶参与的去泛素化修饰调控。自2003年成功鉴定出鱼类干扰素基因以来, 鱼类也被发现具有保守的RLR信号转导途径诱导干扰素抗病毒免疫反应, 该信号途径同样受到泛素化修饰的调控。文章总结了近年来泛素化修饰在哺乳类和鱼类RLR介导的抗病毒免疫应答通路中的调节机制。     

黏膜上皮细胞:病毒侵染与机体免疫的初始交汇处

黏膜上皮细胞构成了包括呼吸道、消化道、泌尿生殖道在内的一个广阔的黏膜界面。黏膜上皮细胞、免疫细胞、免疫分子共同组成黏膜相关淋巴组织,构成了一个完整的黏膜免疫防御系统。黏膜上皮细胞通常是病毒感染的初始靶细胞。大多数DNA和RNA病毒都能直接感染黏膜上皮细胞。黏膜上皮细胞在病毒复制过程中可通过各种模式识别受体感应病毒的病原相关分子模式,从而识别病毒,并启动抗病毒固有免疫应答。近10年来,巨噬细胞炎症小体和caspase-1信号通路激活及其相应的抗感染效应成为固有免疫研究一个热点。病原相关分子模式被巨噬细胞识别,启动形成不同类型的炎症小体,激活caspase-1信号通路,诱导炎性细胞因子IL-1β和IL-18产生,造成细胞焦亡。对巨噬细胞炎症小体的研究,加深了人们对固有免疫的理解,促进了免疫识别、免疫信号转导、免疫应答、免疫调节、免疫病理等各个方面的研究。与固有免疫细胞一样,黏膜上皮细胞具有自身特征性的模式识别受体表达和分布。黏膜上皮细胞通过模式识别受体识别病毒病原相关分子模式,并激活NF-κB信号通路,产生炎性细胞因子、I型和III型干扰素,实现快速的炎性应答和发挥抗病毒作用。黏膜上皮细胞的这种快速应答释放出的各类细胞因子共同招募、激活和协调固有免疫细胞发挥固有免疫应答,并进一步调节、诱导特异性免疫细胞产生特异性抗体和T细胞应答。可见,黏膜上皮细胞是病毒侵染与机体免疫的一个最初的重要交汇处。在这个初始交汇处,黏膜上皮细胞不仅对局部黏膜免疫应答起作用,而且对系统免疫应答起着决定性调节作用。然而,黏膜上皮细胞对病原相关分子模式的识别以及相关炎症通路的激活尚处于启蒙时期。黏膜上皮细胞与炎症小体的关系值得进一步研究。新发现的III型干扰素及其在黏膜上皮细胞的独特表达分布,以及其在固有免疫应答中的抗病毒功能近年逐渐得到关注,详细机制需深入研究。此外,黏膜上皮细胞还是黏膜免疫应答特异效应因子Ig A抗体分泌和发挥功能的平台。Ig A特异性抗病毒功能,尤其是Ig A独特的上皮细胞内中和病毒复制的功能机制值得进一步探讨。现将概述病毒入侵黏膜上皮细胞并起始病毒复制过程,以及黏膜上皮细胞识别病毒感染启动固有免疫应答,调节特异免疫应答的研究进展,并探讨部分研究的交叉前沿。     

Ⅰ型干扰素免疫应答作用机制研究进展

I型干扰素(IFN-Ⅰ)是机体固有免疫应答的一类重要的细胞因子,具有广谱的抗病毒及抗肿瘤等作用。近年来IFN-Ⅰ成为病毒学、疫苗学及肿瘤学等研究的热点,对干扰素诱导基因(ISGs)的功能研究进一步揭示了其抗病毒以及抗肿瘤的作用机制。麻疹病毒、流感病毒和肠道病毒71型等病毒均可通过与IFN-Ⅰ或其上、下游调节因子结合阻断IFN-Ⅰ信号通路,从而逃逸IFN-Ⅰ的抗病毒作用,这对病毒性疾病的防治是新的挑战。近期研究发现IFN-Ⅰ是疫苗诱导抗体产生的必要信号,同时参与调节T、B细胞的活化过程,在免疫应答过程中发挥关键作用。对IFN-Ⅰ免疫应答作用机制研究进行了综述。     

病毒感染引起的炎症反应：宿主对抗病毒的“双刃剑”

先天性免疫系统作为宿主抵抗外来病原入侵的第一道防线,也是最迅速的防御系统。宿主先天性免疫系统中的模式识别受体识别入侵信号并激活炎症信号通路,诱导产生大量促炎性细胞因子,引起炎症反应。病毒感染是激活炎症反应的条件之一,诱导机体产生强烈的免疫应答,强大的炎症反应调控网络在宿主抗病毒过程中发挥关键作用,以维持机体的平衡。本文综述了病毒感染引起的炎症反应,重点介绍了宿主对炎症反应的调控网络,以及DNA和RNA病毒对炎症反应的调节机制,为病毒感染引起的免疫性疾病的治疗提供参考。