CCDC50在抗病毒天然免疫中的功能和机制研究

Natural immunity is a non-specific host immune response to resist invasion of pathogens. It widely exists in most of human cells and is considered to be first defense against infection. With recent decades of study, people have an increasingly understanding of natural immune system and have also identified the signal transduction factors and key regulatory factors. However, the functions and the mechanisms of regulatory factors are still unclear. Moreover precise regulatory mechanism of antiviral signaling pathways also needs to be further explored. In our previous work, we used second generation library of CRISPR/Cas9 to carry out genome-wide large-scale unbiased screen in immune cells and found some new hits involved in the regulation of natural immune response. Therefore, this study aims to further investigate the functions and mechanisms of the new regulatory factor CCDC50.We found that the function of CCDC50 to bind ubiquitin chains and tyrosine phosphorylation characteristics actively regulates the activity of RIG-I/MDA5/VISA complex and innate immunity. This project will verify and elucidate the regulatory functions and physiological significances of CCDC50 in antiviral innate immunity. We will explore potential antiviral target and do exploratory research for the development of broad spectrum of antiviral drugs.

天然免疫是一种非特异性的宿主抵抗病原微生物入侵的免疫反应,被认为是机体抵御病原体感染的第一道防线。随着近几十年的研究，人们对天然免疫系统愈发了解，已经发现并鉴定出天然免疫反应的信号转导因子和关键调控因子，然而某些调控因子的结构和功能机制依然不清楚，此外细胞的抗病毒免疫信号通路的精密调控机制还有待于进一步深入探究。我们前期的工作利用CRISPR/Cas9文库在免疫细胞中进行全基因组水平的大规模无偏差的筛选，发现了一些参与调控天然免疫反应的新型基因。因此本课题旨在对筛选出的新型调控因子CCDC50做进一步的功能验证和机制探究。我们发现CCDC50的泛素链结合功能和酪氨酸磷酸化特性积极地调节了RIG-I/MDA5/VISA复合体的活性和先天免疫反应。本项目将深入研究CCDC50在抗病毒天然免疫中的调控作用和生理意义，并寻找新的抗病毒作用靶点，为开发广谱性的抗病毒感染药物做探索性的研究。

细胞对病毒感染免疫和炎症反应的精细调控是限制病毒复制、减少宿主损伤的关键。本研究发现病毒感染后在激活RLR-依赖的抗病毒反应过程中，同时激活一种以前未知的负调控机制。该机制的关键原件是本研究发现的一种新型细胞自噬受体，即CCDC50蛋白，它能够特异性识别已经激活的病毒RNA识别受体RIG-I,MDA5和DNA病毒识别配体STING，进而通过自噬途径将这些活性分子降解，以保持细胞抗病毒和炎症反应的稳态。该新型自噬受体和抗病毒调控机理是以前未知的新机制，首先该自噬受体识别的是K63泛素化修饰的处于激活水平的病毒识别受体并直接将其降解,这种反馈机制要显著快于通常意义上K63去泛素化-K48泛素化的泛素蛋白酶体途径介导的调控，使得机体对抗病毒感染并维持自身稳态更加灵活高效。再次，CCDC50作为一种新型细胞自噬受体，它含有一个非经典的结合LC3的LIR基序，并且含有另一个LC3新的结合位点UIM基序，双LC3锚定位点可能对LC3的识别和结合更加灵敏，相互作用更强。最后，CCDC50在机体的免疫相关组织和细胞中的表达水平显著升高，通过介导自噬调控机体的免疫稳态，促进了机体的两大保守性系统的交互作用。本研究的主要结果于2020年发表在Cell Research和PNAS等主流学术期刊。.本研究发现并鉴定了一种新型细胞自噬受体CCDC50，阐明了该自噬受体在抗病毒免疫与机体炎症中的调控作用及其分子作用机制，进一步揭示了机体应对外界病毒感染并维持自身炎症稳态的精密调控方式。本研究为揭示抗病毒免疫与自噬两大系统的交互调控提供了研究基础，为操纵细胞自噬来治疗病毒感染提供了理论依据。