RNF34参与调控免疫与线粒体自噬的的分子机制研究

Viral infection triggers the formation of large mitochondrial antiviral signaling protein (MAVS) aggregates, which potently activate IRF3 and promote immune and inflammatory signaling. Previous studies have shown that autophagy has an important role in controlling MAVS-mediated antiviral signaling; however, the exact molecular mechanism underlying targeted autophagic degradation of MAVS aggregates remains unclear. Here, we investigated the mechanism by which RNF34, an E3 ubiquitin ligase, regulates immunity and mitophagy by inducing autophagic degradation of MAVS aggregates. A MAVS aggregation-deficient mutant, known as the MAVS-R64/65A, could not be degraded through the autophagy–lysosomal pathway. Notably, RNF34 negatively regulates RIG-I-like receptor (RLR) signaling pathways, and loss of RNF34 led to defective mitophagy. Based on these results, we would like to elucidate the mechanism by which RNF34-mediated ubiquitination of MAVS aggregates and its involvement in the innate immune response, mitochondrial homeostasis and infection.

MAVS是RIG-I样受体介导的先天性免疫应答信号传导途径中唯一的接头分子，通过募集下游一系列E3连接酶，影响IFN-I的激活。病毒感染后，MAVS形成的高分子量多聚物对信号的传递和激活至关重要。因而，MAVS多聚物适时的移除对于信号的终止是必须的。虽然有多篇文章报道了MAVS的降解机制，但是MAVS多聚体的自噬降解尚无报道。我们前期研究发现，E3连接酶RNF34介导野生型MAVS的自噬降解，但不影响其多聚突变体的泛素化修饰和降解；RNF34缺陷的细胞，病毒感染诱导产生的MAVS聚集体显著增多，MAVS聚集体的清除显著滞后。初步研究结果显示，RNF34抑制RLRs信号通路的激活，促进病毒诱导产生的损伤线粒体的清除。本项目拟进一步研究MAVS多聚体降解机制、阐明RNF34对病毒感染诱发的线粒体自噬的调控作用，揭示干扰素信号通路和细胞选择性自噬信号通路之间的交互作用。

自噬是一种细胞内稳态过程，代表细胞对多种胞内病原体的保守宿主防御反应，线粒体自噬是一种重要的亚细胞过程，它通过消除受损或过量的线粒体来维持正常的细胞稳态。线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）作为一种常见的接头蛋白，将细胞质RNA传感器RIG-I连接到它们的下游信号分子，MAVS形成聚集体以激活NF-κB和IRF3/7级联反应，导致I型干扰素和促炎细胞因子的产生。泛素化可通过控制自噬相关蛋白的稳定性或促进自噬衔接子的募集来调控线粒体自噬，通过促进MAVS的K48或K27连接的多聚泛素化降解可减弱RNA病毒的先天免疫反应。尽管已有证据表明多种 E3 泛素连接酶可调节自噬，但泛素连接酶在维持自噬机制稳定性或作为上游调节剂方面的作用尚不清楚。在本项研究中，我们研究了RNF34和MAVS在病毒感染后协调调节线粒体自噬的机制。RNF34是一种胞质E3泛素连接酶，我们发现在病毒感染激活RLR后，RNF34与线粒体腔内的MAVS结合并促进其K63到K27多聚泛素化转变。MAVS上K27/K29连接的泛素链在Lys297、311、348和362Arg被NDP52受体识别，并导致受损的线粒体与丰富的MAVS聚集体募集到囊泡中进行自噬降解，RNF34的缺失将导致线粒体自噬功能缺陷。本研究通过诱导 MAVS 聚集体的自噬降解，将 RNF34鉴定为免疫和线粒体自噬的重要调节因子，RNF34 介导的线粒体质控机制将先天免疫反应、线粒体稳态和感染联系起来，为抗炎抗感染药物的开发提供了潜在靶点和新方向。