作為抵抗病毒感染的第一道防線，I 型幹擾素（IFN-I，包括 IFN-α 和 IFN-β）通過激活數百種 IFN 刺激基因（ISG）的表達而發揮著核心作用。
然而病毒也不甘示弱，在與人類千百年的博弈中，病毒進化出多種策略來逃避免疫系統的攻擊。
2020 年 12 月 15 日，曹雪濤院士團隊在 Immunity 上在線發表了題為 Decreased Expression of the Host Long-Noncoding RNA-GM Facilitates Viral Escape by Inhibiting the Kinase activity TBK1 via S-glutathionylation 的研究成果。
這項工作研究了宿主 lncRNAs 在病毒免疫逃逸中的作用，發現宿主 lncRNA-GM 表達的減少可通過調控 S - 穀胱甘肽化修飾抑制 TBK1 激酶活性，促進病毒免疫逃逸的發生。
圖片來源：Immunity
作者首先基於前期研究得到的 RNA-seq 結果，分析了骨髓來源巨噬細胞（BMDMs）感染水泡性口炎病毒（VSV）後發生表達變化的 lncRNA。實驗室前期的一項工作表明，病毒感染時誘導高表達的 lncRNA-ACOD1 通過調節細胞代謝促進病毒複製。然而，是否存在表達下調的 lncRNA 也參與抗病毒天然免疫的調控還有待研究。
作者對篩選得到的表達下調排名前 10 位的 lncRNA 進行了功能性篩選。發現只有過表達 lncRNA-GM 可抑制病毒複製，並促進 IFN-I 的產生。動物實驗發現 lncRNA-GM 缺陷使小鼠對病毒感染更加敏感。
這些數據提示 lncRNA-GM 可能增強宿主抗病毒天然免疫應答，其表達下降可能與病毒感染的免疫逃逸有關。
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通過分析 VSV 觸發的天然免疫信號通路，作者發現 lncRNA-GM 缺失導致 TBK1 和幹擾素調節因子 IRF3 磷酸化水平降低。TBK1 的激酶活性對於 IRF3 的激活和核轉位是必不可少的，作者發現 lncRNA-GM 促進了 TBK1 激酶活性和 TBK1 介導的 IRF3 磷酸化。
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為了探究 lncRNA-GM 調控 TBK1 激酶活性的機制，作者首先通過 q-PCR 分別檢測了 lncRNA-GM 在巨噬細胞胞質和胞核中的表達，以確定其亞細胞定位，發現 lncRNA-GM 主要位於細胞質中，提示它可能通過與功能細胞質蛋白結合發揮調控作用。
進一步地，作者通過 RNA 純化分離染色質（ChIRP）試驗聯合質譜分析來確定與 lncRNA-GM 相互作用的蛋白。穀胱甘肽 S - 轉移酶 M1（GSTM1）被鑑定為 lncRNA-GM 結合蛋白，螢光原位雜交（FISH）和 RIP 試驗進一步確認了這一結果。
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先前的研究表明，GSTM1 與肝細胞癌風險相關，並在促進腦炎症方面發揮作用。然而，GSTM1 在抗病毒免疫反應中的作用尚不明確。
免疫共沉澱（Co-IP）試驗發現 GSTM1 可與 TBK1 相互作用，而 lncRNA-GM 可通過抑制 GSTM1 與 TBK1 的物理結合來促進 IFN-I 的產生。進一步的研究發現，GSTM1 介導的 TBK1 的 S - 穀胱甘肽化抑制了其激酶活性。
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前面的數據表明，GSTM1 介導的 TBK1 的 S - 穀胱甘肽化有助於病毒免疫逃逸的發生。然而，穀胱甘肽 - S - 轉移酶介導的代謝變化是否調節抗病毒免疫仍然很大程度上是未知的。
作者發現腹膜巨噬細胞中還原型穀胱甘肽豐度在不同的病毒感染中存在差異，而氧化型穀胱甘肽的豐度呈現一致的增加。補充氧化型穀胱甘肽模擬物 NOV-002 抑制了 IFN-I 的產生並增加了病毒複製。
這些結果提示病毒感染可重編程細胞內的穀胱甘肽代謝，從而抑制 TBK1 激酶活性與 IFN-I 的產生，進而介導病毒免疫逃逸的發生。
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本研究探究了宿主 lncRNAs 在病毒免疫逃逸中的作用。通過篩選病毒感染巨噬細胞後表達下降的 lncRNA，作者確定了一種能促進 IFN-I 產生並抑制病毒複製的 lncRNA（lncRNA-GM）。lncRNA-GM 的缺失增加了小鼠對病毒感染的易感性，削弱了 IFN-I 的產生。
機制上，lncRNA-GM 通過與穀胱甘肽 S - 轉移酶 M1（GSTM1）結合，阻斷 GSTM1 與激酶 TBK1 的相互作用，從而減少 GSTM1 介導的 TBK1 的 S - 穀胱甘肽化。S - 穀胱甘肽化的降低可增強 TBK1 的激酶活性以及下遊抗病毒反應的產生。
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進一步地，作者還發現病毒感染可改變細胞內穀胱甘肽代謝，氧化型穀胱甘肽模擬物可抑制 TBK1 活性並促進病毒複製。
本研究揭示了 TBK1 通過 S - 穀胱甘肽化的調節作用，並為病毒介導的影響天然免疫和病毒逃逸的代謝變化提供了深入的認識。穀胱甘肽代謝物以及 GSTM1 抑制劑或激動劑可能作為控制病毒感染和 IFN-I 相關自身免疫性疾病的靶點。
曹雪濤院士團隊近年來在天然免疫的表觀調控機制領域發表了一系列高水平的研究成果。
今年 9 月 9 日，曹雪濤院士團隊在 PNAS 上在線發表了題為 LncRNA Malat1 inhibition of TDP43 cleavage suppresses IRF3-initiated antiviral innate immunity 的研究成果。
該研究發現核 lncRNA Malat1 抑制 I 型幹擾素的產生，從而降低抗病毒能力並抑制自身免疫性疾病的進展。
圖片來源：PNAS
參考文獻：
1. Wang et al., 2020, Immunity 53, 1168–1181. December 15, 2020.12.16.
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3. Anand, P.K., Malireddi, R.K., Lukens, J.R., Vogel, P., Bertin, J., Lamkanfi, M.,and Kanneganti, T.D. (2012). NLRP6 negatively regulates innate immunity and host defence against bacterial pathogens. Nature 488, 389–393.
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