鸭RIG-I和MDA5介导并依赖于STING的天然免疫双通路的激活与调控机制

Based on our preliminary data, different from chickens and mammals, duck RIG-I and MDA5 can interact with STING respectively to form a unique RNA virus recognition dual-pathway, playing an essential role in innate immune response. However, the biochemical basis of interaction between the two and STING, the activation mechanism of STING by RIG-I or MDA5, and the pathway of regulating IFNβ after the activation of STING are still unclear. This proposal intends to use Co-IP, Dual-Luciferase reporter assay, Western blot, qPCR, and CRISPR-Cas9 gene editing techniques, focusing on the study of the duck RIG-I and MDA5 anti-viral dual-pathway depending on STING，to explore the conditions of activation of each pathway and the biochemical basis of signal transduction. Moreover, we will investigate the ubiquitin mediating STING activation which initiated by duck RIG-I and MDA5, as well as verify the pathways and mechanisms of activating IFN by RIG-I/MDA5-STING in the IRF3 natural missing duck cells. Taken together, the proposal will clarify the signal transduction and regulation mechanism of the unique RIG-I/MDA5-STING-IFNβ innate immune dual-pathway , which provides the basic data for revealing the general and individual scientific problems of the innate immunity employed by ducks, and for developing antiviral drugs.

我们研究发现，不同于鸡和哺乳动物，鸭RIG-I和MDA5可分别与STING互作构成独特的RNA病毒识别双通路，发挥天然免疫功能。但二者与STING互作的生物化学基础、激活STING的机制及STING活化后调控IFNβ的路径均不清楚。本课题拟利用Co-IP、双荧光素酶报告系统、Western Blot、qPCR以及CRISPR-Cas9基因编辑等技术，重点解析依赖于STING的鸭RIG-I和MDA5抗病毒特色双通路，探究两条通路开启的条件和实现信号转导的生物化学基础，着力揭示鸭RIG-I和MDA5通过泛素化调控STING激活的机制，明确IRF3缺失的鸭细胞中RIG-I和MDA5介导STING激活IFNβ的具体路径与方式。最终系统阐明鸭独特的RIG-I/MDA5-STING-IFNβ抗病毒天然免疫双通路的信号转导和调控机制，为深入揭示鸭天然免疫的共性和个性科学问题、开展抗病毒研究提供基础数据。

课题组前期发现鸭STING依赖独特机制在抗RNA病毒天然免疫中发挥重要作用，然而具体机制不明。为了解决鸭免疫学研究工具匮乏问题，本项目建立了永生化鸭成纤维细胞系、鸭启动子双荧光素酶报告基因系统、STING等鸭天然免疫关键基因敲除细胞系。利用构建的鸭天然免疫学研究工具，进一步明确鸭STING在介导抗RNA病毒中发挥核心作用，聚焦解析了鸭STING通过激活干扰素介导天然免疫激活的分子机制（Frontiers in immunology，2019），并以代表性强、研究背景更清晰的鸡细胞为模型，发现并解析了禽STING通过DDX3X识别RNA病毒、介导抗RNA病毒的新方式（Frontiers in immunology，2019a, 2019b）。进而以同源性高的鸡STING为模型，深度解析了RNA病毒介导STING K67/181泛素化修饰、调控STING激活的分子机制。进一步基于比较免疫学策略，以鸡、鸭、鹅为模型，对禽STING激活IFN依赖的路径进行全方位深入探索，明确IRF1（Veterinary research 2022）和IRF7（Comp Immunol 2022）是禽STING激活IFN的重要调控因子和路径，深入解析了禽STING通过SLQxSyS-box功能模块调控IRF7通路激活的精妙机制（J Immunol 2019）。通过研究，系统阐明了鸭独特的以 STING为核心的抗病毒天然免疫信号转导和调控机制，为深入揭示鸭与鸡天然免疫的共性和个性科学问题、开展抗病毒研究提供了基础数据。.项目超额完成考核指标，发表标注基金号SCI论文9篇（总IF=55.45），其中，回答项目关键科学问题的研究内容发表于免疫学主流期刊The Journal of Immunology；获授权专利1件；培养博士生2名，硕士生2名；参加国内学术会议6次，并指导博士生就相关研究成果作报告4次。