静息条件下MAVS保持非聚集状态的机制研究

Innate immunity serves as the first line of host defense against invading pathogens. In response to virus infection, RIG-I senses viral RNA and activates the adaptor protein MAVS, which then forms prion-like filaments to stimulate a specific signaling pathway leading to type I interferon production to restrict virus proliferation. MAVS aggregation does not involve posttranslational modification and expression fluctuation, which must be precisely regulated. Recombinant MAVS form function aggregates spontaneously while quiescent MAVS remain a monomeric form in host cells, suggesting a mechanism preventing its spontaneous aggregation. This mechanism is crucial for the homeostasis of antiviral signaling pathway in resting cells to avoid unexpected production of inflammatory cytotines, which would be detrimental. We propose to study the very molecular mechanism keeping MAVS from accidental aggregation in host cells, thus provide insight for the sophisticated regulatory network of RIG-I-MAVS-mediated antiviral signaling and diagnostic applications for relevant autoimmune diseases.

RIG-I-MAVS介导的信号转导通路在细胞响应病毒侵染的天然免疫应答过程中发挥重要作用。RIG-I诱导接头蛋白MAVS形成类似于朊病毒的聚集体，进而激活下游信号通路，最终诱导I型干扰素的产生从而抑制病毒的增殖。MAVS形成聚集体进而被激活的过程不依赖于蛋白质翻译后的修饰及其表达水平的调节，因此MAVS的聚集必然存在精确的调控。在宿主细胞中过表达MAVS引起其自动激活, 并且原核表达的MAVS可以自发地形成有活性的聚集体；另一方面，在没有病毒感染条件下，宿主细胞中的MAVS始终保持非聚集且无活性的状态，表明存在有阻止MAVS自发聚集的机制。在静息条件下，细胞对MAVS的这种抑制和调控十分重要，否则持续活化的MAVS会产生过量的干扰素和促炎因子，对机体造成免疫性损伤。本项目拟在生理条件下探索MAVS保持非聚集状态的分子机制，该项目将为研究细胞天然免疫信号转导通路的复杂调控网络提供新的思路。

宿主细胞模式识别受体RIG-I侦测入侵的病毒后，诱导MAVS形成朊病毒样多聚体，MAVS随之形成激活态并“打开”下游信号转导通路，最终产生I型干扰素和促炎症因子来清除病毒。而在静息状态下，MAVS处于非聚集形式的无活性状态，从而确保该信号通路保持“关闭”，以防止I型干扰素和促炎症因子的积累，产生慢性炎症反应等严重后果，这表明宿主细胞内存在有阻止内源MAVS自发聚集的分子机制。为探索这一未知机制，该项研究首先发现并鉴定了多个N端截短的MAVS变体，与全长MAVS一样，这些变体是由同一条转录本以多顺反子的机制翻译而来；进一步的研究揭示了这些N端截短的变体通过相同的C端跨膜结构域与全长MAVS相互作用，阻止其自发聚集。当通过基因编辑阻止这些N端截短变体的表达时，发现內源全长MAVS 自发形成聚集体，并且引发Nix介导的线粒体自噬，最终通过细胞自噬机器降解这些自发聚集的MAVS。因此，静息状态下的细胞是通过N端截短的MAVS变体以及线粒体自噬反应，共同防止全长MAVS的自发聚集，从而维持自身免疫的稳态。该工作首次揭示了宿主细胞防止內源MAVS自发聚集和激活的机制，为研究宿主维持自身免疫稳态以及朊病毒样蛋白质的聚集机制提供了新的线索。