去泛素化酶Bap1对病毒感染及干扰素产生的作用及机制研究

Post translational modification play important roles in the regulation of protein function, which has become one of the hot topic of recent biological research. The balance of ubiqutination and deubiqutination modification precisely control the activation and termination of innate anti-virus immunity. However, the deubiqutination has gained less attenuation than ubiqutination. There are no report of deubiquitination of IRF3 till now. By screening all DUB family members, we identified that Bap1 may promote type I interferon production and anti-virus innate immunity, probably by regulating deubiqutination and activation of IRF3. The precise mechanism and detail structure of their interaction needs further research. Our study will help fully understanding the deubiqutiniation modification in anti-virus innate immune response, and provide potential target for clinical treatment of infectious diseases.

蛋白的翻译后修饰在蛋白功能发挥中发挥重要调控作用，也是近年研究热点，泛素化-去泛素化平衡精细调控着天然免疫应答过程，然而在干扰素产生调控中去泛素化研究受到的关注较少， 调控干扰素产生的关键转录因子IRF3 的去泛素化修饰更是未见报道。我们通过对去泛素化酶家族近百个分子的筛选，发现Bap1能够促进I型干扰素产生增强抗病毒应答。机制研究提示可能感染早期通过调控IRF3的去泛素化促进其活化，而在感染后期通过下调Bap1表达促进应答终止。本研究拟进一步验证以上假设，明确Bap1调控IRF3的结构基础、分子机制及临床意义，为丰富去泛素化修饰在抗病毒天然免疫应答中的调控提供理论基础，并为感染性疾病的临床治疗提供潜在药物靶点。

我们的研究筛选了约100种DUB种，发现Bap1可以调控VSV、SeV和HSV感染后的天然免疫干扰素分泌。在机制上，我们发现Bap1可以调控IRF3的活化和蛋白表达水平， Bap1通过其UCH结构域结合IRF3，且其去泛素化酶活性及细胞核定位是其发挥调控干扰素效应必须的。Bap1通过调控IRF3的K77位去泛素化，通过降低其细胞核中的K48泛素化，抑制其蛋白酶体途径降解。体内研究也表明在流感病毒感染中，Bap1表达可以调控肺部干扰素及病毒荷载量。随后还发现Bap1同UBE3C E3泛素酶协同调控IRF3的稳定性，从而在早期产生较强的干扰素应答，而在晚期避免过强的应答造成免疫损伤。本研究阐明了去泛素化酶Bap1通过调控IRF3稳定性促进机体抗病毒天然免疫的效应和机制，并且揭示了病毒感染早期及晚期通过Bap1及UBE3C之间的平衡，保障机体在及时有效清除病毒，同时避免免疫损伤的机制，加深了对机体复杂抗病毒免疫的认识。