SP140-RESIST通路调控干扰素mRNA稳定性与抗病毒免疫

SP140-RESIST pathway regulates interferon mRNA stability and antiviral immunity

作者信息Kristen C Witt, Adam Dziulko, Joohyun An, Filip Pekovic, Arthur Xiuyuan Cheng, Grace Y Liu, Ophelia Vosshall Lee, David J Turner, Azra Lari, Moritz M Gaidt, Roberto Chavez, Stefan A Fattinger, Preethy Abraham, Harmandeep Dhaliwal, Angus Y Lee, Dmitri I Kotov, Laurent Coscoy, Britt A Glaunsinger, Eugene Valkov, Edward B Chuong, Russell E Vance
PMID40500448
期刊Nature
发布时间2025-07
DOI10.1038/s41586-025-09152-2

实验完整度

高

研究包含体外细胞实验(BMM、BlaER1)、基因敲除小鼠模型(Sp140-/-、Resist1/2-/-)、病毒感染实验、RNA-seq、ATAC-seq、CUT&RUN、蛋白互作和结构预测等,并进行了功能验证和机制验证。

主要模型

小鼠骨髓来源巨噬细胞(BMM) Sp140-/-小鼠 Sp140-/-Resist1-/-Resist2-/-小鼠 人BlaER1单核细胞

重点核对

BMM刺激条件:LPS 10 ng/ml,poly(I:C) 100 μg/ml,DMXAA 100 μg/ml Ifnb1 mRNA稳定性检测:Roadblock RT-qPCR,4SU处理时间 Resist1/2基因敲除效率:Cas9-gRNA电穿孔,>85% MHV68-GFP感染实验:MOI和感染时间

摘要

I型干扰素对于抗病毒免疫至关重要,但必须受到严格调控。保守的转录抑制因子SP140通过未知机制抑制干扰素-β(Ifnb1)的表达。本文报道SP140并不直接抑制Ifnb1的转录。相反,SP140通过直接抑制一个此前未表征的调控因子——我们称之为RESIST(通过转录本稳定化调控干扰素的刺激因子;此前注释为膜联蛋白2受体)——的表达,从而负向调控Ifnb1 mRNA的稳定性。RESIST通过抵消由三酯脂蛋白(TTP)家族RNA结合蛋白和CCR4–NOT去腺苷化酶复合物介导的Ifnb1 mRNA去稳定化作用,来促进Ifnb1 mRNA的稳定性。SP140定位于称为核体的点状结构中,这些结构在沉默DNA病毒基因表达中具有重要作用。与这一观察一致,我们发现SP140抑制γ疱疹病毒MHV68的复制。SP140的抗病毒活性独立于其调控Ifnb1的能力。我们的结果确立了SP140的双重抗病毒和干扰素调控功能。我们提出SP140和RESIST参与抗病毒效应子触发免疫。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
SP140如何负调控I型干扰素(IFN-I)的表达,及其在抗病毒免疫中的作用是什么?
核心机制
SP140直接抑制RESIST(Gm21188/Gm36079)的表达;RESIST结合CCR4–NOT复合物,干扰TTP家族蛋白与CCR4–NOT的相互作用,从而稳定Ifnb1 mRNA,促进IFN-I产生。
主要证据
RNA-seq和CUT&RUN显示SP140结合并抑制Resist1/2基因座;Resist1/2敲除或过表达影响Ifnb1 mRNA水平和稳定性;Co-IP和AlphaFold预测显示RESIST与CNOT1/9相互作用;TTP家族基因敲除影响Ifnb1水平。
研究意义
揭示SP140在调控IFN-I和抗病毒免疫中的双重作用,提出SP140-RESIST通路可能作为效应子触发免疫的例子,并为理解SP140突变相关疾病(如多发性硬化症和B细胞癌症)提供线索。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

检测SP140对Ifnb1 mRNA水平的影响

验证SP140缺乏是否导致Ifnb1转录本水平升高,并评估其时间依赖性和刺激特异性。

使用WT和Sp140-/- BMM,分别用LPS、poly(I:C)和DMXAA刺激,RT-qPCR检测Ifnb1 mRNA水平在不同时间点的变化。

2

评估Ifnb1 mRNA稳定性

确定SP140缺乏是否通过增加mRNA稳定性导致Ifnb1水平升高。

使用Roadblock RT-qPCR方法,在DMXAA刺激后2小时加入4SU,追踪Ifnb1 mRNA的降解。

3

鉴定SP140的靶基因

寻找SP140直接抑制的、可能调控Ifnb1 mRNA稳定性的未知因子。

对DMXAA处理的B6、Sp140-/-、Ifnar-/-和Sp140-/-Ifnar-/- BMM进行RNA-seq,比较差异表达基因;结合CUT&RUN和ATAC-seq分析SP140的结合位点和染色质可及性变化。

4

验证RESIST对Ifnb1 mRNA稳定性的影响

证实RESIST是导致Sp140-/-细胞中Ifnb1 mRNA升高的关键因子,并检验其机制。

通过Cas9-gRNA敲除Resist1/2,或过表达RESIST,检测Ifnb1 mRNA水平和稳定性;使用Co-IP检测RESIST与CNOT1的结合,并进行AlphaFold结构预测。

5

研究RESIST的作用机制

阐明RESIST如何稳定Ifnb1 mRNA,是否通过抑制TTP和CCR4-NOT复合物。

通过敲除CCR4-NOT亚基(Cnot1、Cnot9、Cnot11)和TTP家族基因(Zfp36、Zfp36l1、Zfp36l2),检测Ifnb1水平;使用AlphaFold预测蛋白结构,并通过pull-down验证RESIST与CNOT1/9的直接结合。

6

评估SP140的抗病毒活性

测试SP140是否具有独立于IFN-I调控的抗病毒功能,并观察其与核仁的共定位。

用MHV68-GFP、MCMV-GFP和仙台病毒-GFP感染B6和Sp140-/-等BMM,流式检测GFP阳性比例;通过免疫荧光观察SP140与PML和纤维蛋白的共定位。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
脂多糖Invivogentlrl-3pelps
聚肌胞苷酸Invivogentlrl-picw
DMXAACayman Chemicals14617
干扰素γBioLegend575304
4-硫尿苷Cayman Chemicals16373
N-乙基马来酰亚胺Sigma-Aldrich04259-5G
Power SYBR Green PCR预混液Thermo Fisher Scientific43-676-59
Superscript III逆转录酶Invitrogen18080093
Lumikine Xpress小鼠IFN-β 2.0试剂盒文中未明确说明--
抗HA抗体Roche3F10,
抗肌动蛋白抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47778
抗CNOT1抗体Cell Signaling Technologies44613S
抗CNOT9抗体Proteintech22503-1-AP
抗TTP抗体Millipore SigmaABE285
抗CNOT11抗体Sigma-AldrichHPA069823
抗ZFP36L1抗体Cell Signaling Technologies30894S
抗ZFP36L2抗体Abcamab70775
抗SP140抗体Covance--
抗Flag M2琼脂糖珠Sigma AldrichM8823
CUTANA ChIC/CUT&RUN试剂盒Epicypher14-1048,
抗HA单克隆抗体Cell Signaling TechnologiesC29F4
CUTANA CUT&RUN文库制备试剂盒Epicypher14-1001
HisTrap柱Cytiva--
Superdex 200 26/600柱Cytiva--
HiLoad Superdex 200 16/600柱Cytiva--
StrepTrap XT柱Cytiva--
StrepTactin Sepharose树脂Cytiva28935599
Lipofectamine 2000转染试剂Thermo Fisher Scientific--
RetronectinTakara--
多西环素文中未明确说明--
嘌呤霉素文中未明确说明--
Cas9 2 NLS核酸酶Synthego--
Alt-R Cas9电穿孔增强子IDT1075916
Lonza P3缓冲液LonzaV4XP-3032
Lonza 4D-Nucleofector核心单元LonzaAAF-1002B
Ghost Dye Far Red 780文中未明确说明--
BD Cytofix Cytoperm试剂盒BD--
抗PML抗体Millipore Sigma05-718
抗纤维蛋白抗体Abcamab166630
驴抗大鼠Alexa Fluor 488InvitrogenA21208
山羊抗小鼠Alexa Fluor 647InvitrogenA21236
山羊抗兔647Life TechnologiesA21244
DAPI文中未明确说明--
Vectashield封片剂Vector LaboratoriesH-1000-10
蔡司LSM 880 NLO AxioExaminerZeiss--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞刺激
刺激物浓度和持续时间:LPS 10 ng/ml,poly(I:C) 100 μg/ml,DMXAA 100 μg/ml
阅读提示:Methods 'BMM generation and stimulation'
RNA稳定性检测
4SU浓度和处理时间:400 μM,DMXAA刺激后2小时加入;NEM处理浓度和条件
阅读提示:Methods 'Roadblock RT-qPCR'
基因敲除
gRNA序列和敲除效率(文中未明确说明具体数值,但提及敲除效率在不同实验中有差异)
阅读提示:Methods 'Gene disruption in BMMs with Cas9–gRNA electroporation'
蛋白质互作验证
细胞裂解缓冲液成分、IP抗体、洗涤条件
阅读提示:Methods 'Co-IP analysis'
病毒感染
病毒MOI和感染时间(文中未明确具体数值,需参考图注)
阅读提示:Methods 'Viral infections of BMMs' 及图5图注