ATXN3调控HDAC3泛素化和IFNs抗病毒功能的机制研究

Interferon (IFNs) is an important antiviral drug, but its clinical activity is often constrained by many factors, and the reason needs further study. In recent years, many studies suggest that protein-ubiquitination is an important mechanism for the regulation of IFNs signal. However, the role of protein deubiquitination in regulating IFNs-mediated antiviral function remains unexplored largely. ATXN3 is a member of deubiquitinases, and our preliminary data have shown that ATXN3 enhances the antiviral function mediated by IFNs through the interaction with HDAC3. To further elucidate the underlying mechanisms by which ATXN3 enhances antiviral effect of IFNs, we will investigate if ATXN3 would be a deubiquitinase of HDAC3, and analyze whether ATXN3 affects the antiviral function of IFNs via its interaction with HDAC3 using IFNs signaling pathway microarray, bioinformatics methods, SiRNA, gene transfection technique and so on. This project focuses on the new antiviral mechanisms of protein deubiqutination by which IFNs perform antiviral function, and aims to provide potential druggable targets for antiviral.therapy.

干扰素(IFNs)是重要抗病毒药物，但其临床疗效常受多因素制约，原因有待探究。近年来，许多研究提示蛋白泛素化调控是调控IFNs信号的重要机制，但蛋白去泛素化调控IFNs信号的研究较为匮乏。我们前期发现去泛素化酶ATXN3能增强IFNs介导的抗病毒效应，并进一步发现HDAC3是ATXN3潜在底物蛋白。本课题在发现ATXN3增强IFNs抗病毒效应基础上，拟通过IFNs通路芯片，生物信息学等方法进一步分析ATXN3潜在底物蛋白；利用Confocal，缺失突变体构建等方法分析IFNs作用下ATXN3与HDAC3在细胞内共定位及相互作用；使用SiRNA、基因转染等技术确证ATXN3对HDAC3的去泛素化效应，及其对IFNs介导的信号通路的影响,最终明确ATXN3是否通过调控该底物从而影响IFNs的抗病毒效应。本研究有助于阐明调控IFNs抗病毒功能的新机制,为临床治疗病毒感染提供潜在的新靶标。

干扰素(IFNs)是重要抗病毒药物,但其临床疗效常受多因素制约,原因有待探究。近年来 ,许多研究提示蛋白泛素化调控是调控IFNs信号的重要机制,但蛋白去泛素化调控IFNs信号的研究较为匮乏。ATXN3属于Josephin家族的去泛素酶。目前为止，ATXN3主要与神经退行性疾病有关，在抗病毒功能中的作用尚未被探索，ATXN3的体内去泛素化活性在很大程度上仍未知。在本课题中，我们报道了在鼠原代肺上皮细胞、人上皮细胞以及人成纤维细胞内，ATXN3是IFN-I介导的抗病毒活性的重要正向调节因子。我们阐明了ATXN3并不促进IFN-I的产生，而是增强了IFN-I介导的信号通路。进一步研究发现，ATXN3与组蛋白去乙酰化酶3 (HDAC3)相互作用，上调HDAC3蛋白水平。并且ATXN3 是通过去泛素化调节HDAC3，从而增强HDAC3蛋白的稳定性。而HDAC3可以减少IFN-I通路中关键信号分子STAT1蛋白的乙酰化水平，维持STAT1的磷酸化，从而增强了IFN-I介导的信号通路。更有趣的是，ATXN3和HDAC3之间的相互作用会在病毒感染期间增加，这又增强了了IFN-I介导的细胞信号转导。最后，我们揭示了ATXN3/HDAC3轴介导的IFN-I抗病毒功能的调控。这些发现阐明了ATXN3的一种新的生物学功能和一种重要的抗病毒机制，即去泛素酶ATXN3正调控IFN-I的抗病毒反应，我们的研究结果有望为IFN抗病毒治疗提供潜在新靶点。ATXN3作为被鉴定的表观遗传学明星分子HDAC3的一个新的去泛素化酶，也有望为表观遗传学研究提供了新的思路。课题组相关工作发表在journal of immunology（中科院2区top）,ebiomedicine（中科院1区）,gland surgery（中科院2区）等期刊。其中发表在journal of immunology的文章被评选为为当期高亮文章，并被PNAS等期刊引用。