NLK在抗病毒天然免疫中的作用及机制研究

Viral infection triggers host innate immune responses, leading to the production of type I interferons (IFN). Tight control of IFN is crucial for maintaining host immune responses and homeostasis. Nemo like kinase (NLK) is an evolutionarily conserved serine/threonine protein kinase which is involved in embryonic development, adipogenesis and tumorigenesis. However, the role of NLK in antiviral innate immunity is unknown. Notably, our previous work showed that NLK-deficient cells, but not those rescued with kinase dead NLK mutant (K167A) augment both RNA and DNA virus-induced type I-IFN production, which suggests NLK kinase activity is necessary for inhibition of antiviral responses. Here, using conditional knockout mice with Nlk gene specifically targeted in myeloid cells and kinase dead NLK mutant knockin mice, we aimed to further demonstrate the functions and mechanisms of NLK on antiviral innate immunity by high-throughout proteomics screening and molecular cell biology strategies. This work may open up a new direction for developing novel therapeutic targets for antiviral drugs and vaccines.

病毒感染引发宿主天然免疫反应，诱导I型干扰素的表达。严格调控I型干扰素表达对于维持宿主正常的免疫反应和体内稳态至关重要。Nemo样蛋白激酶（NLK）是一个进化上非常保守的丝氨酸/苏氨酸蛋白激酶，它与生物体的胚胎发育、脂肪合成和肿瘤发生发展密切相关。然而，国内外对NLK在抗病毒感染中是否发挥作用尚无报道。我们前期研究发现，Nlk基因敲除细胞可显著增强RNA或DNA病毒感染诱导的I型干扰素表达，而回补野生型NLK而不是激酶活性突变体（K167A）则可以恢复表达，表明NLK的激酶活性在抗病毒感染中发挥重要作用。本项目拟利用骨髓细胞特异性敲除Nlk基因小鼠和NLK激酶活性突变基因敲进小鼠开展体内体外研究，进一步明确NLK在抗病毒感染中的功能，利用蛋白组高通量分析确定NLK在抗病毒天然免疫中的靶点，深入研究NLK调控抗病毒天然免疫的具体分子机制，为寻找抗病毒药物和疫苗新靶点提供新的理论依据。

抗高血糖疗法是治疗2型糖尿病（T2DM）最主要手段。过量肝葡萄糖生成(HGP)是导致T2DM病人空腹高血糖的主要原因，而肝糖异生是HGP的主要来源，因此研究肝糖异生的调控机制对抗高血糖疗法提供重要的理论基础。通过靶向肝糖异生的激酶库筛选和转录组分析，我们发现Nemo样激酶（NLK）先前未报道的在调控血糖稳态中的作用。机制研究发现NLK磷酸化糖异生过程中两个关键的转录激活因子CRTC2和FOXO1，促进CRTC2和FOXO1出核转运，导致CRTC2发生蛋白降解及 FOXO1自转录活性和自身蛋白表达下调， 从而抑制肝糖合成和下调血糖水平。糖尿病小鼠肝脏组织中NLK蛋白表达量显著降低，恢复NLK的表达可以减轻高血糖症状。因此，我们的研究揭示了NLK在调控糖异生中的分子机制和关键作用以及作为T2DM治疗靶标的极大潜力。. 凋亡信号调节激酶1（ASK1）过度激活是非酒精性脂肪性肝炎（NASH）疾病发生发展的关键驱动力。靶向 ASK1 活化是NASH治疗的一个十分诱人的靶标。但是，目前对于ASK1活化的调控机制仍不清楚。我们的研究发现，肝细胞中过度活化的ASK1促进肝细胞释放多种细胞因子，从而诱导肝星状细胞（HSC）激活。通过对肿瘤坏死因子受体相关因子（TRAF）家族筛选我们发现TRAF6促进ASK 发生赖氨酸6（Lys6）连接的多聚泛素化修饰，促进硫氧还蛋白从ASK1的解离和ASK1二聚化，诱导 ASK1活化，从而触发肝细胞释放多种促炎因子和促纤维化因子，最终驱动HSC细胞活化和纤维化。与体外研究结果一致，体内实验结果表明高糖高胆固醇饮食诱导的肝脏炎症和纤维化在Traf6 +/-小鼠中显著减弱，而肝脏中过表达TRAF6会加剧非酒精性脂肪性肝炎的发生发展。综上所述，我们结果揭示了TRAF6介导的Lys6连接的多泛素化修饰是ASK1活化的一个重要机制，也是NASH中炎症和纤维化发生发展的关键驱动力。因此，抑制ASK1的Lys6连接的多聚泛素化可以作为NASH治疗的潜在治疗靶标。