赖氨酸乙酰转移酶KAT8在抗病毒免疫应答中的调控作用及机制研究

The antiviral innate immunity is tightly controlled by host, otherwise less efficient activation of antiviral immunity does not generate efficient viral clearance while excessive activation induces harmful immunopathology. Lysine acetyltransferases (KATs) can catalyze the acetyl modification of histone or non-histone to regulate gene expression or protein function, which is involved in the regulation of diverse physiological and pathological processes. However, the functions of KATs, particularly the members of MYST family, remain unclear. Based on our data from function screen of five members of MYST family, we found that siRNA knockdown of KAT8 inhibited the production of type I interferon IFNβ and IFNα triggered by RNA virus VSV or SeV but not DNA virus HSV-1 in macrophages. In addition, KAT8 silencing did not affect the inflammatory cytokine production induced by the above RNA or DNA virus. These data suggest that KAT8 negatively regulates RNA virus-triggered innate immunity. Thus, this research project will further investigate the regulatory funcion of KAT8 in antiviral innate immunity through in vitro and in vivo experiments, and clarify the underlying molecular mechanism by which KAT8 targets histone or non-histone for acetyl modification, which will shed a new light on the strategies of viral immune escape and the treatment of viral infectious diseases.

机体的抗病毒天然免疫应答反应受到精密调控，以防止活化不足导致的感染扩散或过度活化造成自身组织损伤。赖氨酸乙酰转移酶（KATs）能够通过改变组蛋白或非组蛋白赖氨酸乙酰化水平调控基因表达或蛋白功能，参与众多生理病理过程，然而KATs尤其是MYST家族的KATs在天然免疫应答中的功能尚不清楚。我们对该家族5个成员进行体外功能筛选并进一步发现siRNA干扰小鼠巨噬细胞中KAT8的表达后能显著上调RNA病毒VSV或SeV感染诱导的I型干扰素IFN-β和IFN-α的表达，但对DNA病毒HSV-1诱导的I型干扰素以及这些病毒诱导的炎症因子产生无明显影响，提示KAT8可能主要负向调控RNA病毒触发的天然免疫应答。本研究拟在体内外深入探讨KAT8对病毒诱导的天然免疫应答的调控功能，阐明其靶向组蛋白或非组蛋白进行乙酰化修饰的分子调控机制，为病毒的免疫逃逸策略增添新的解说，为病毒感染性疾病的干预提供潜在靶点。

本项目探索了赖氨酸乙酰转移酶KAT8和其他免疫分子在天然免疫应答及感染、炎症性疾病中的功能。研究发现KAT8在病毒活化的巨噬细胞中表达水平无明显变化、且定位于细胞核。KAT8能够选择性抑制巨噬细胞中及小鼠体内RNA病毒VSV和SeV以及DNA病毒HSV-1感染诱导的I型干扰素的产生。KAT8缺失小鼠具有更强的抵抗上述RNA及DNA病毒感染的能力，外周血中I型干扰素更高，组织炎症损伤减轻，组织中病毒滴度降低。机制发现KAT8通过其MYST结构域与IRF3直接结合，但不影响IRF3磷酸化、二聚化及入核，而是介导IRF3 K359赖氨酸位点发生乙酰化修饰，从而抑制IRF3向I型干扰素启动子区的募集，降低IRF3的转录活性，最终显著抑制了I型干扰素的产生和机体抗病毒免疫应答的能力。这些研究结果证明了KAT8及其介导的转录因子IRF3 K359乙酰化修饰在抗病毒天然免疫中的关键负向调节作用，揭示了一种新型的IRF3特定赖氨酸位点翻译后修饰，提示病毒可能利用KAT8介导免疫逃逸。第二部分研究发现KDM2B以不依赖其去甲基化组蛋白H3K4me3和H3K36me2的经典功能，而以促进染色质开放的形式选择性地促进IL-6转录产生，加重组织炎症损伤。第三部分研究发现鞘糖脂iGb3能通过活化细胞内经典抗原递呈分子CD1d的逆向信号，从而增强巨噬细胞中TLR诱导的天然免疫应答，增强炎症反应。第四部分研究发现Dot1l能选择性地结合到IL-6和IFN-b启动子区，催化H3K79me2/3修饰，增强其转录表达及炎症应答。本项目已发表标注该基金资助的SCI论文5篇，分别为Cell Mol Immunol（2020;17:834-842，共同通讯作者）、Cell Research（2019;29:42-53，共同通讯作者）、J Exp Med（2019;216:772-785，共同第一作者）、Cell Mol Immunol（2020;17:76-84，共同第一作者）、J Immunol （2019;203:1338-1347，共同通讯作者）。项目执行期间，项目负责人入选两项人才计划，并作为主要参与人员获得中华医学科技奖医学科学技术奖三等奖。本项目已经顺利完成研究目标。