FBXW7是DNA病毒先天免疫应答的多面调控因子

FBXW7 is a multifaceted regulator of the innate immune response to DNA viruses

作者信息Xue-Dan Sun, Jia-Li Wang, Xin-Yu Zhang, Zi-Lun Ruan, Wei Liang, Yi Guo, Wei-Tao Guan, Qing Yang, Ling Li, Hong-Bing Shu, Ming-Ming Hu
PMID40926016
发布时间2025-11
DOI10.1038/s41423-025-01336-0

实验完整度

高

包含THP-1和HEK293细胞体外实验、基因敲除、小鼠BMDM及条件敲除小鼠体内验证,并有机制验证。

主要模型

人THP-1单核细胞系 HEK293细胞系 小鼠BMDM 髓系细胞特异性Fbxw7条件敲除小鼠

重点核对

FBXW7-KO THP-1细胞中HSV-1诱导的MITA/TBK1/IRF3和IKK/NF-κB磷酸化增加,而STAT1/2水平及磷酸化降低 FBXW7介导SLC35B2/3的K48连接多泛素化和降解,且SLC35B2 Ser264和四个C端赖氨酸残基、SLC35B3 Ser56和K375是关键位点 DNA病毒感染通过PI3K-AKT使GSK3α/β磷酸化失活,从而抑制FBXW7对SLC35B2的降解 Lyz2+-Fbxw7f/f小鼠HSV-1感染后Ifn-β分泌早期升高、晚期降低,Cxcl1分泌增加 FBXW7通过降解MYC维持STAT1/2和ISG基础表达

摘要

DNA病毒感染后,cGAS感知病毒DNA并触发MITA(也称STING)依赖的I型干扰素(IFN-Is)及其他细胞因子/趋化因子的诱导。IFN-Is进一步激活STAT1/2以诱导干扰素刺激基因(ISGs)和先天抗病毒应答。先天抗病毒应答在未感染细胞中如何被沉默以及如何在山病毒感染时有效启动尚不完全清楚。在本研究中,我们发现FBXW7是SCF E3泛素连接酶复合物的底物识别组分,是DNA病毒先天免疫应答的多面调控因子。在未感染细胞中,FBXW7介导高尔基体上GSK3α/β磷酸化的SLC35B2/3的多泛素化和降解。这导致高尔基体中硫酸化糖胺聚糖(sGAGs)的下调和未感染细胞中MITA的失活。此外,FBXW7介导GSK3α/β磷酸化的MYC(STAT1/2的抑制因子)的降解,导致未感染细胞中适当的STAT1/2水平。FBXW7对MITA和STAT1/2的差异调控确保未感染细胞中先天免疫应答的失活但准备好快速启动。DNA病毒感染激活PI3K‒AKT轴,使GSK3α/β失活并抑制FBXW7介导的SLC35B2/3多泛素化和降解,导致sGAGs产生增加、MITA激活和先天抗病毒应答的快速启动。与此一致,基因破坏实验表明FBXW7调节人THP-1和小鼠BMDM细胞中的先天抗病毒应答。这些发现表明,FBXW7通过差异调控I型干扰素诱导环路的上游和下游组分,作为DNA病毒先天免疫应答的多功能调控因子发挥作用。

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
FBXW7是否以及如何调控cGAS-MITA轴介导的DNA病毒先天免疫应答?
核心机制
FBXW7通过介导GSK3α/β磷酸化的SLC35B2/3的K48连接多泛素化和降解抑制高尔基体sGAGs合成和MITA活化;同时通过降解MYC维持STAT1/2水平和ISG基础转录。DNA病毒感染激活PI3K-AKT使GSK3α/β失活,从而抑制FBXW7对SLC35B2/3的降解,促进MITA活化。
主要证据
在THP-1、HEK293细胞及小鼠BMDM中进行基因敲除/回补、免疫共沉淀、泛素化实验、qPCR和免疫印迹,并在Lyz2+-Fbxw7f/f小鼠中检测HSV-1感染后的细胞因子分泌和生存曲线。
研究意义
揭示了FBXW7作为DNA病毒先天免疫应答的多面调控因子,通过差异调控I型干扰素诱导环路的上游和下游组分,在时空上精细调节免疫稳态和抗病毒应答的快速启动。

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

FBXW7缺失对DNA病毒诱导信号通路的影响

探究FBXW7在cGAS-MITA通路中的作用

用HSV-1感染对照和FBXW7-KO THP-1细胞,免疫印迹检测MITA、TBK1、IRF3、IKK、IκBα、p65、STAT1/2的磷酸化;qPCR检测IFNB1、TNFA、IFIT1、CXCL10等基因转录。

2

GSK3α/β在DNA病毒诱导信号中的作用

验证GSK3α/β是否与FBXW7类似地调控MITA通路

用HSV-1感染GSK3A-KO、GSK3B-KO和GSK3A/B-DKO THP-1细胞,免疫印迹和qPCR检测信号分子磷酸化及基因转录。

3

FBXW7底物的鉴定

寻找FBXW7调控cGAS-MITA通路的下游底物

对对照、FBXW7-KO和FBXW7α回补的THP-1细胞进行RNA-seq和质谱分析,鉴定FBXW7缺失后蛋白水平升高且mRNA不变的ER-高尔基膜蛋白,发现SLC35B2/3。

4

FBXW7与SLC35B2/3的相互作用及泛素化降解

验证FBXW7是否直接结合并介导SLC35B2/3的泛素化降解

共免疫沉淀、结构域定位、CHX追踪、蛋白酶体/溶酶体/自噬抑制剂处理、泛素化实验检测FBXW7对SLC35B2/3的K48连接多泛素化和降解。

5

GSK3α/β磷酸化SLC35B2/3的位点鉴定

确定GSK3α/β磷酸化SLC35B2/3的具体残基及其对FBXW7介导降解的影响

序列分析发现SPxxS/T motif,突变SLC35B2 Ser264和SLC35B3 Ser56,检测FBXW7α介导的降解;鉴定SLC35B2 C端四个赖氨酸和SLC35B3 K375为泛素化位点。

6

FBXW7-MYC轴对ISG表达的调控

探究FBXW7是否通过降解MYC维持STAT1/2和ISG表达

检测FBXW7-KO细胞中MYC蛋白水平;MYC-KO细胞中HSV-1/SeV/IFN-β诱导的ISG转录和STAT1/2磷酸化;FBXW7与MYC共定位和共免疫沉淀;FBXW7-MYC双敲除细胞中ISG表达。

7

病毒通过PI3K-AKT-GSK3α/β轴调控FBXW7活性

阐明DNA病毒感染如何调控FBXW7对SLC35B2的降解

用PI3K抑制剂LY294002和AKT抑制剂MK-2206处理THP-1细胞,检测HSV-1诱导的GSK3αSer21/GSK3βSer9磷酸化、FBXW7与SLC35B2的相互作用及SLC35B2蛋白水平;细胞组分分离检测不同亚细胞定位。

8

FBXW7在体内对DNA病毒先天免疫应答的调控

评估FBXW7在体内的生理相关性

构建髓系细胞特异性Fbxw7敲除小鼠(Lyz2+-Fbxw7f/f),制备BMDM检测HSV-1诱导的信号和基因转录;尾静脉注射HSV-1后检测血清Ifn-β和Cxcl1,记录生存率。

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
FBXW7α抗体BETHYLA301-721A
FBXW7抗体proteintech28424
GSK3α/β抗体CST5676
磷酸化GSK3α/β S21/9抗体CST9331
c-MYC抗体CST18583
MITA抗体CST13647
磷酸化MITA S366抗体CST50907
TBK1抗体Abcamab40676
磷酸化TBK1 S172抗体Abcamab109272
IRF3抗体Santa Cruz Biotechnologysc33641
磷酸化IRF3 S396抗体CST4947
IKKβ抗体CST2370
磷酸化IKKα/β S176/177抗体CST2078
IKKγ抗体CST2685
磷酸化IKKγ S376抗体CST2689
IκBα抗体CST9242
磷酸化IκBα S32/36抗体CST9246
p65抗体Santa Cruz Biotechnologysc-372
磷酸化p65 S536抗体CST3033
JAK1抗体CST3332
磷酸化JAK1 S1034/1035抗体CST74129
STAT1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-346
磷酸化STAT1 Y701抗体CST9167
STAT2抗体CST72604
磷酸化STAT2 Y690抗体CST88410
RIG-I抗体CST3743
β-actin抗体Sigma-AldrichA2228
β-Tubulin抗体ABclonalAC021
GAPDH抗体proteintech60004
Lamin B1抗体proteintech12987
GM130抗体proteintech66662
GFP抗体proteintech66002
HA抗体OriGeneTA180128
Flag抗体Sigma-AldrichF3165
Flag-HRP抗体Sigma-AldrichA8592
Myc-tag抗体CST2276
Myc-tag抗体CST2278
Myc-HRP抗体CST2040
泛素抗体Abcamab7254
K48连接特异性泛素抗体Abcamab140601
Ifn-β ELISA试剂盒PBL42400
Cxcl1 ELISA试剂盒bosterEK0723
Blyscan硫酸化糖胺聚糖检测试剂盒Biocolor LtdB1000
LY294002MCEHY-10108
MK-2206MCEHY-10358
聚凝胺----

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
FBXW7缺失对DNA病毒诱导信号通路的影响
细胞系(对照和FBXW7-KO THP-1)、HSV-1感染复数(MOI)和感染时间点、检测抗体
阅读提示:Results第一段和Fig. 1A图注;Methods中病毒和细胞来源
GSK3α/β在DNA病毒诱导信号中的作用
GSK3A-KO、GSK3B-KO和GSK3A/B-DKO THP-1细胞构建、HSV-1感染时间点
阅读提示:Fig. 1F, 1G图注;Methods中CRISPR-Cas9敲除
FBXW7与SLC35B2/3的相互作用及泛素化降解
CHX浓度(20 μg/ml)和处理时间、抑制剂浓度(NH4Cl 5 mM, MG132 1 μM, 3-MA 100 ng/ml)、免疫沉淀抗体
阅读提示:Fig. 3E, 3F图注;Methods中免疫共沉淀和泛素化实验
病毒通过PI3K-AKT-GSK3α/β轴调控FBXW7活性
LY294002和MK-2206浓度(10 μM)、预处理时间、HSV-1感染时间点
阅读提示:Fig. 6A-6D图注;Results对应段落
FBXW7在体内对DNA病毒先天免疫应答的调控
小鼠基因型(Fbxw7f/f和Lyz2+-Fbxw7f/f)、HSV-1剂量(1×10^7 pfu/只)、注射途径(尾静脉)、取样时间(4或8 h)、生存观察15天
阅读提示:Fig. 7F-7I图注;Methods中Mice和ELISA部分