USP44在DNA病毒介导的信号转导通路中的功能和作用机制

cGAS and STING have been identified as intracellular DNA sensors that activate the interferon pathway in response to DNA-containing virus infection. However, the regulatory networks of DNA sensing in innate immunity remains unclear. In previous studies, we have identified that deubiquitinating enzyme USP44 plays an essential role in the induction of antiviral cytokines. We observed that USP44 synergistically potentiated cGAS-MITA-mediated signaling pathway and its deubiquitinating enzyme activity is indispensable for its function in innate immunity. Meanwhile, cells from Usp44-/- mice exhibited reduced production of IFN-b in response to transfected DNA or DNA viruses infection. Based on our previous study, we will further elucidate the molecular mechanisms of USP44-mediated regulation of cGAS-MITA signaling pathway. In addition, we will use Usp44-/- and WT mice to investigate the physiological function of Usp44 in innate immnune response against various DNA viruses. We will also utilize knockout mice to determine the functions of USP44 in inflammation-associated cancer development and autoimmune disease. Our research will contribute to provide important clues to understand the regulatory mechanisms of antiviral innate immunity.

cGAS-MITA介导的信号转导通路是DNA病毒激活I型干扰素产生的重要途径，其关键的调控机制还不清楚。本项目前期工作鉴定了去泛素化酶USP44参与细胞抗病毒天然免疫反应。初步研究结果表明USP44能够有效协同cGAS-MITA信号通路，并且该协同效应依赖其去泛素化酶活性。利用基因敲除小鼠，我们进一步证实了Usp44在DNA病毒感染诱导I型干扰素产生的重要功能。本项目将在前期研究基础上，一方面探索USP44调控cGAS-MITA信号通路的分子机制，检测其是否影响信号分子的泛素化修饰水平；另一方面，在动物水平上检测将Usp44敲除后小鼠在抵抗各种DNA病毒感染的差别，深入研究USP44在机体抗病毒天然免疫反应中的功能；另外，我们也将初步探索USP44在炎症-癌症转化及自身免疫病发生中的作用。因此，该项目的成功完成将为揭示病毒感染诱导I型干扰素产生的调控机制提供重要线索。

细胞受病毒感染后，胞内的模式识别受体识别病毒的病原相关分子模式，激活下游信号通路，诱导I型干扰素和促炎性细胞因子产生，引起抗病毒天然免疫应答。MITA是DNA病毒感染诱导I型干扰素产生信号通路中的关键接头蛋白。以往的研究表明，MITA的活性受到多种翻译后修饰的严格调控，其中包括泛素化修饰。为了进一步研究MITA介导I型干扰素表达的分子机制，我们筛选了一系列去泛素化酶，最终得到一个介导MITA去泛素化修饰的去泛素化酶USP44。我们的研究结果表明，在DNA病毒感染后，USP44能够与MITA结合，去除MITA的K48位连接的多泛素链，从而阻止MITA被蛋白酶体降解，维持MITA的稳定性。相反地，USP44的缺失会导致MITA加速降解，I型干扰素和促炎细胞因子诱导受损，以及病毒复制增加。这些发现提示USP44是MITA的正调控因子，在机体抗DNA病毒感染的先天免疫应答中发挥重要作用。该研究为了解天然免疫精密的调控机制提供重要依据，相关工作发表在PLoS Pathogens杂志上。关于USP44的研究工作在本项目执行期间的第三年已完成，所以我们对本项目的研究内容做了补充，主要开展了两方面的研究：一是继续关注病毒感染过程中I型干扰素表达调控的分子机制；二是研究E3泛素连接酶MEX3B在炎症反应中调控破骨细胞分化的功能。. 我们发现信号识别颗粒54（SRP54）能够抑制核酸识别受体RIG-I和MDA5招募下游接头蛋白VISA，在胞质病毒RNA激活的天然免疫信号转导中发挥重要作用。该项研究发现了RNA病毒感染诱导I型干扰素表达的特性机制，相关论文发表在Virologica Sinica杂志上。此外，对E3泛素连接酶MEX3B的研究中我们发现，MEX3B对于正常生理或炎症反应条件下破骨细胞的形成具有调控作用。该项研究揭示了破骨细胞关键融合蛋白DC-STAMP表达的机制，相关论文已被Cell Insight杂志接收。