RNF144A通过调节STING泛素化促进抗病毒应答

RNF144A promotes antiviral responses by modulating STING ubiquitination.

作者信息Bo Yang, Jinyong Pei, Chen Lu, Yi Wang, Mengyang Shen, Xiao Qin, Yulu Huang, Xi Yang, Xin Zhao, Shujun Ma, Zhishan Song, Yinming Liang, Hui Wang, Jie Wang
PMID37955227
期刊EMBO Rep
发布时间2023-12-06
DOI10.15252/embr.202357528

实验完整度

研究包含细胞水平(THP1、HaCaT、MEF、BMDM、PM)、动物模型(Rnf144a敲除小鼠HSV-1感染)以及体外泛素化实验,并进行功能验证(过表达/敲低/敲除)和机制验证(K6泛素化位点K236及STING转位)。

主要模型

HEK293T细胞 PMA-THP1细胞(人巨噬细胞样细胞系) HaCaT角质形成细胞 小鼠原代细胞(BMDM、PM、MEF) Rnf144a基因敲除小鼠(HSV-1感染模型)

重点核对

HSV-1感染与否(MOI=1)及刺激时间 RNF144A的表达或敲低/敲除状态(siRNA A2/A3,CRISPR) STING K236位点的突变(K236R) BFA处理(5 μg/ml)以抑制STING转位

摘要

干扰素刺激因子(STING,又称MITA、ERIS、MPYS或TMEM173)在DNA病毒或胞质DNA触发的先天免疫应答中发挥重要作用。在此,我们证明环指间环(RBR)E3泛素连接酶家族成员环指蛋白(RNF)144A与STING相互作用并促进其在K236位点的K6连接泛素化,从而增强STING从内质网向高尔基体的转位及下游信号通路。STING的K236R突变体在促进先天免疫信号转导方面表现出降低的活性。RNF144A的过表达上调HSV-1或胞质DNA诱导的免疫应答,而RNF144A表达的敲低则具有相反效应。此外,Rnf144a缺陷细胞表现出受损的DNA病毒或胞质DNA触发的信号转导,且RNF144A保护小鼠免受DNA病毒感染。相反,RNF144A不影响RNA病毒或胞质RNA触发的先天免疫应答。综上所述,我们的发现鉴定了一个新的DNA病毒或胞质DNA触发信号通路的正调控因子,以及一个对STING在抗病毒应答中完全功能至关重要的关键泛素化位点。关键词:抗病毒先天免疫应答,DNA病毒,翻译后修饰,信号转导,泛素化。主题类别:免疫学,翻译后修饰与蛋白水解,信号转导。RBR家族E3泛素连接酶RNF144A促进DNA病毒或胞质DNA触发的信号转导。RNF144A与STING相互作用并增加其K6连接泛素化,从而增强STING从内质网到高尔基体的转位。

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
RNF144A在DNA病毒或胞质DNA触发的先天免疫应答中的功能及机制,特别是其作为E3连接酶对STING的调控作用。
核心机制
RNF144A与STING相互作用,促进STING在K236位点的K6连接泛素化,从而增强STING从内质网向高尔基体的转位,进而促进下游TBK1-IRF3信号通路及抗病毒基因表达。
主要证据
RNF144A与STING的相互作用(共免疫沉淀、原位PLA);泛素化实验显示RNF144A主要促进K6连接泛素化且需要完整的RING结构域;K236R突变降低STING的功能和信号转导;Rnf144a缺失细胞和动物中HSV-1诱导的免疫应答受损。
研究意义
RNF144A作为STING介导的抗病毒先天免疫应答的新正调控因子,可能成为系统性红斑狼疮等自身免疫疾病治疗的潜在靶点。

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

验证RNF144A与STING相互作用

确定RNF144A是否与STING直接相互作用,并定位互作结构域。

通过共免疫沉淀(Co-IP)检测外源及内源性RNF144A与STING的相互作用;使用全长和截短突变体确定互作区域;通过原位PLA和共聚焦显微镜验证细胞内共定位。

2

分析RNF144A对STING泛素化的影响

检验RNF144A是否作为E3连接酶促进STING泛素化,并鉴定泛素连接类型和位点。

在HEK293T细胞中共转染RNF144A、STING和泛素,通过Co-IP检测泛素化水平;使用泛素突变体(K6、K11等)确定连接类型;构建STING赖氨酸突变体确定泛素化位点;进行体外泛素化实验验证RNF144A的直接作用。

3

测试RNF144A对STING转位、二聚化和复合物形成的影响

阐明RNF144A介导的泛素化如何调控STING的活化过程。

通过免疫荧光检测STING与内质网(calnexin)、ERGIC(P58)、高尔基体(GM130)的共定位;用native PAGE和SDD-AGE检测STING二聚化和聚集;用Co-IP检测STING与TBK1和IRF3的复合物形成。

4

评估RNF144A对细胞抗病毒应答的影响

确认RNF144A在DNA病毒或DNA类似物刺激下对抗病毒基因表达和信号通路的影响。

通过real-time PCR检测IFNB、CXCL10等基因表达;通过ELISA检测IFN-β、TNF-α等细胞因子分泌;通过免疫印迹检测STING、TBK1、IRF3、p65的磷酸化及IRF3二聚化。

5

验证RNF144A在小鼠模型中对DNA病毒感染的保护作用

评估RNF144A在体内对HSV-1感染和抗病毒免疫应答的作用。

使用Rnf144a基因敲除小鼠和野生型小鼠,通过静脉或鼻内感染HSV-1,监测体重、存活率、器官病理、病毒载量及细胞因子表达。

6

探索RNF144A在系统性红斑狼疮患者中的表达

探究RNF144A是否在自身免疫疾病SLE中失调。

分析两个SLE队列的基因表达数据(GSE37356和GSE45291),并分离SLE患者和健康供者的PBMC,检测RNF144A表达及敲低后对IFN信号的影响。

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
DMEM培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清Gibco--
佛波酯Beyotime BiotechnologyS1819
C-176SelleckS6575
poly(dA:dT)InvivoGentlrl-patn
HSV60InvivoGentlrl-hsv60n
cGAMPInvivoGentlrl-nacga23
poly(I:C)InvivoGentlrl-picw
鲱鱼精DNASigmaD6898
脂质体2000Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
SYBR Green qPCR预混液----
7500 Fast实时荧光定量PCR系统Applied Biosystems--
IFN-β ELISA试剂盒ProteintechKE00187
TNF-α ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7346-88
TNF-α ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7323-88
IL-6 ELISA试剂盒Thermo Fisher Scientific88-7064-88
抗Flag抗体Sigma-AldrichF3165
抗HA抗体Biolend901515
抗Myc抗体Proteintech66004-1-Ig
抗IFI16抗体Santa Cruzsc-8023
抗cGAS抗体Proteintech26416-1-AP
抗STING抗体Proteintech19851-1-AP
抗磷酸化TBK1抗体Cell Signaling Technology5483T
抗TBK1抗体FlarbioCSB-PA024154LA01HU
抗磷酸化IRF3抗体Cell Signaling Technology4947
抗IRF3抗体Proteintech11312-1-AP
抗磷酸化p65抗体Cell Signaling Technology3033
抗p65抗体Proteintech10745-1-AP
抗RNF144A抗体Proteintech26144-1-AP
抗RNF144A抗体Santa Cruz Biotechnologysc-393432
抗泛素抗体Santa Cruz Biotechnologysc-8017
抗β-微管蛋白抗体Proteintech10068-1-AP
抗组蛋白H3抗体FlarbioCSB-PA010109LA01HU
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech60008-1
Ficoll-paque分离液GE17144002
Nikon A1R共聚焦显微镜Nikon--

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
细胞培养与分化
THP1细胞需用100 ng/ml PMA预处理24小时;细胞培养基、血清和抗生素浓度
阅读提示:材料与方法-细胞培养、转染和刺激
病毒感染
HSV-1(KOS株)感染复数(MOI)为1,感染时间1.5小时
阅读提示:材料与方法-病毒和感染
刺激物浓度
HSV60、HT DNA、poly(dA:dT)、cGAMP的浓度均为1 μg/ml,poly(I:C)为2.5 μg/ml
阅读提示:图例和图EV1、图3
RNF144A敲低
siRNA序列(A1、A2、A3)及转染试剂(Lipofectamine 2000)
阅读提示:材料与方法-RNA干扰
RNF144A敲除
CRISPR/Cas9产生的Rnf144a缺失小鼠或THP1细胞,及验证敲除效果
阅读提示:材料与方法-小鼠、图EV1
泛素化实验
泛素突变体(K6、K11等)的使用,STING K236R突变体,RNF144A突变体(C20/23A、C198A),体外泛素化反应体系
阅读提示:图6和图EV5
STING转位检测
BFA处理(5 μg/ml)抑制STING转位;通过共定位分析(calnexin、P58、GM130)判断
阅读提示:图7和图EV5H
小鼠感染模型
HSV-1感染剂量(1×10^7或2×10^7 PFU)、感染途径(静脉、鼻内)、小鼠周龄和性别匹配
阅读提示:方法-小鼠、图2
SLE患者样本
SLE患者PBMC的分离方法,数据集GSE37356和GSE45291的样本量
阅读提示:结果和附录图S2