钟波编著的《MITA介导的细胞抗病毒反应信号转导及其调节机制》利用表达克隆的方法，发现了一个参与病毒感染诱导I型干扰素表达的蛋白，命名为MITA，以MITA为诱饵蛋白进行了酵母双杂交实验，筛选得到一个与MITA相互作用的泛素连接酶RNF5。本论文的研究成果不仅深化了研究者对细胞抗病毒反应机理的认识，也为未来治疗病毒感染引发的相关疾病提供了分子靶标。

《MITA介导的细胞抗病毒反应信号转导及其调节机制》由钟波编著。

长期以来，病毒感染与宿主免疫的机制一直是生命科学领域的研究热点。病毒入侵宿主细胞后，首先被宿主模式识别受体（pattern—recognition receptors，PRRs）所识别，激活一系列的信号转导，诱导I型干扰素和白细胞介素113（interleukin 1—β，IL—1β）等细胞因子的表达。这些细胞因子分泌到细胞外，与细胞表面受体结合，激活相应的信号转导，诱导大量抗病毒基因的表达，从而抑制病毒的复制，诱导被感染的细胞凋亡；同时，这些细胞因子诱导产生炎症反应，激活天然免疫细胞以及适应性免疫系统，从而杀灭病毒并清除病毒感染的细胞。因此，I型干扰素等细胞因子的表达对宿主抵抗病毒入侵起着举足轻重的作用。

研究表明，病毒在感染与复制的过程中产生病原相关分子模式（pathogen—associated molecular patterns，PAMPs），如5’三磷酸具有锅柄状结构的RNA（5’PPP panhandle RNA）以及双链RNA（double—stranded RNA，dsRNA）。宿主细胞内的PRR如RIG—I（retinoic acid—inducible gene I）与MDA5（melanoma differentiation—associated gene5）识别相应的PAMP后构象发生变化，招募定位于线粒体的接头蛋白VISA（virus—induced signaling adaptor）。VISA通过与TRAF6（tumor necrosis factor receptor—associated factor 6）或TRAF2相互作用，激活IKK（inhibitor of KB kinase）复合物，IKK复合物磷酸化IKB（inhibitor of KB），使IKB经泛素一蛋白酶体途径降解，释放出转录因子NF—KB。同时VISA与TRAF3以及TBKl（TRAF family member—as—sociated NF—KB activator—binding kinase 1）相互作用，促进TBKl磷酸化激活IRF3（interferon—regulatory factor 3）。激活的转录因子如IRF3与NF—KB进入细胞核结合至I型干扰素等基因的启动子上，激活I型干扰素的转录。  尽管最近十年的研究初步揭示了病毒感染诱导I型干扰素产生的过程，但是仍然有很多未知的问题有待进一步研究。例如，VISA通过保守的TRAF相互作用位点与TRAF6和TRAF2相互作用激活NF—KB，而VISA如何与TBKl相互作用并进一步激活IRF3则并不清楚。此外，DNA病毒的受体及其介导I型干扰素的机制是什么，细胞中是否存在其它未知的激活I型干扰素的蛋白等。为了寻找参与激活I型干扰素表达的蛋白，我们利用表达克隆的方法筛选了人脾脏cDNA表达文库，发现一个功能未知的蛋白能有效激活IRF3，我们将其命名为MITA（mediator of IRF3 activator）。研究表明，MITA能有效激活转录因子IRF3而不激活NF—KB。RNAi下调MITA的表达则抑制病毒诱导的IRF3和NF—KB的激活、IFN—β等抗病毒基因的表达以及细胞抗病毒反应。MITA的N端含有四个跨膜结构域，其中第三个跨膜结构域（aalll—150）对其线粒体定位、与VISA相互作用以及自身的多聚化非常重要，第二个跨膜结构与第三个跨膜结构之间的部分（aa81—110）对促进TBK1—IRF3相互作用是必需的。内源性免疫沉淀实验表明，MITA持续性地与V[SA和IRF3相互作用，病毒感染后，MITA将TBK1招募至线粒体，介导VISA—TBKl相互作用；同时，MITA通过自身多聚化形成VISA—MITA—BK1—IRF3复合物。在这一复合物中，MITA第358位的丝氨酸被TBKl磷酸化，这一过程为IRF3的磷酸化激活非常重要。

在研究MITA介导I型干扰素表达机制的过程中，我们发现没有病毒感染的情况下MITA已经被磷酸化，但是哪（几）种蛋白介导静息状态下MITA磷酸化还不清楚：同时我们也观察到MITA能被泛素化，但是MITA泛素化的机制与意义也不清楚。为了回答上述问题，我们以MITA为“诱饵”蛋白做了酵母双杂交实验，发现一个E3泛素连接酶RNF5能与MITA相互作用。RNF5的C端含有一个跨膜结构域，并通过其C端与MITA相互作用。RNF5在多种细胞中特异地抑制病毒感染引发的信号转导，包括293、Hel且以及原代巨噬细胞和树突状细胞（dendritic cells，DCs），并且其E3泛素连接酶活性对抑制信号转导过程是必需的。RNAi下调RNF5的表达则促进病毒感染引起的IRF3的激活以及IFN—β等抗病毒基因的表达。进一步的研究表明，病毒感染诱导RNF5在线粒体上聚集，与MITA和VISA相互作用，并催化MITA第150位赖氨酸以及VISA第362和461位的赖氨酸残基发生泛素化，并使其通过蛋白酶体途径降解，从而负调节病毒感染早期的信号转导，以防止过度的免疫反应。

《MITA介导的细胞抗病毒反应信号转导及其调节机制》的研究发现了一个定位于线粒体、介导I型干扰素表达的新的接头蛋白MITA，进一步阐述了病毒感染诱导I型干扰素表达的机制：而定位于内质网和线粒体的E3泛素连接酶RNF5通过泛素化降解MITA和VISA，负调控病毒感染诱导的I型干扰素的表达，防止免疫系统过度激活对宿主造成的伤害，也暗示着亚细胞器线粒体内质网之间的“交流”（interplay）在抵御病毒感染与防止过度免疫的平衡过程中扮演着非常重要的角色。

第一章 研究背景

 第一节 抗病毒天然免疫概述

一、天然免疫简介

二、抗病毒天然免疫反应信号转导概述

三、I型干扰素转录激活机制

 第二节 PRRs及其介导的天然抗病毒免疫反应信号转导

一、识别病毒的模式识别受体及其对病毒的识别

二、PRRs协同作用介导细胞抗病毒反应

三、PRRs介导的细胞抗病毒反应信号转导

 第三节 PRRs介导的信号转导的调节机制

一、阻断介导信号转导的分子间的相互作用

二、降解介导信号转导的蛋白

三、调节信号分子的去泛素化

四、其他

第二章 实验材料与实验方法

 第一节 实验材料

一、荧光素酶报告基因实验相关材料

二、细胞、细胞因子与细胞培养

三、载体构建所需材料

四、酵母双杂交所需材料

五、免疫共沉淀以及Western blot实验相关材料

 第二节 实验方法

一、质粒构建、DNA纯化、磷酸钙沉淀转梁293细胞、免疫共沉淀、Westem blot与RNA blot

二、荧光素酶报告基因实验

三、表达克隆筛选

四、酵母双杂交实验

五、亚细胞器分离实验

六、RT—PCR实验

七、VSV空斑实验

八、泛素化实验

九、LC—MS／MS鉴定MITA磷酸化位点

十、免疫荧光与激光共聚焦显微镜观察

十一、非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳

十二、原代细胞的培养与转染

十三、32P in vivo标记细胞与放射自显影实验

十四、体外泛素化实验

第三章 实验结果与讨论

 第一节 MITA介导的信号转导机制

一、研究背景与立项依据概述

二、MITA的鉴定与表达分析

三、过表达MITA能有效激活IRF3

四、RNAi下调MITA的表达抑制seV诱导的IFN—B的表达

五、MITA定位于线粒体

六、MITA与VISA、RIG—I相互作用

七、MITA作为支架蛋白促进TBK1—IRF3的相互作用

八、TBK1介导MITA的磷酸化促进MITA对IRF3的激活

九、小结与讨论

 第二节 RNF5对MITA介导信号转导的调节

一、研究背景和立项依据概述

二、RNF5是MITA相互作用蛋白

三、过表达RNF5抑制病毒感染引起的IFN—β的激活

四、RNAi下调RNF5的表达促进病毒感染引起的IFN—β的激活

五、RNF5在MITA水平调节细胞抗病毒反应

六、RNF5催化MITA泛素化降解

七、RNF5催化MITA泛素化发生在MITA K150

八、RNF5在线粒体泛素化MITA

九、小结与讨论

 第三节 RNF5催化VISA泛素化降解

一、研究背景与立项依据概述

二、病毒感染诱导RNF5与VISA相互作用

三、RNF5诱导VISA通过泛素蛋白酶体途径降解

四、RNF5泛素化VISA发生在K361和K462

五、RNF5对VISA的泛素化独立于Itch

六、小结与讨论

 第四节 研究总结与展望

参考文献

缩略词表

致谢