抗病毒信号传导蛋白TRIM14的活性调节机制及其体内功能研究

Innate immunity provides the first line of host defense against virus infection. Understanding of the underlying mechanism on how host innate immunity respond to infection will contribute to discovery of drugs for immune and antiviral therapy. Recently, we reported that TRIM14 regulates assembly of the mitochondrial antiviral signalosome through its K63-linked polyubiquitin chains, indicating that TRIM14 is one of the key components of the mitochondrial antiviral immunity. However, since TRIM14 lacks the N-terminal RING domain which may be responsible for catalyzing protein self-ubiquitination, the mechanism by which TRIM14 undergoes K63-linked polyubiquitination remains elusive. Additionally, it is not clear whether TRIM14 plays a role in antiviral signaling in vivo. To address these questions, this project is going to combine protein-protein interaction analyses, such as yeast-two hybrid screening and TAP purification, to find TRIM14-interacting partner(s), followed by in-depth mechanistic analysis on TRIM14 protein modification and activation. Meanwhile, TRIM14 gene knockout mice will be utilized to investigate TRIM14' function in innate antiviral immunity in vivo. As such, our project will provide biochemical and genetic evidence on how TRIM14 play its role in innate immunity.

天然免疫是宿主抵抗病毒入侵的第一道防线，深入理解其作用机制将为免疫保护及抗病毒治疗药物的发现提供依据。我们首次证明TRIM14通过自身蛋白的泛素化修饰参与线粒体免疫信号复合物的装配及调控，是线粒体天然免疫反应的重要组成部分（PNAS 2014）。由于TRIM14缺乏RING结构域而不能进行自身泛素化修饰，致其活化调控机制未明；另外，TRIM14是否在活体水平具有相关功能亦有待进一步的研究。鉴此，在前期的研究基础上，本研究拟采双杂交筛选及串联亲和纯化等方法，对与TRIM14相互作用的分子进行筛选及功能机制分析，以期深入研究TRIM14的活性调节机制；另一方面，利用基因敲除小鼠等遗传学手段，对TRIM14在抗病毒天然免疫应答中的功能进行在体（in vivo）研究，以期从分子水平到机体水平系统阐明TRIM14在天然免疫信号传导中的独特功能与机制。

天然免疫系统是机体抗病毒感染的第一道防线。在抗病毒天然免疫反应过程中，免疫分子被活化并通过信号转导途径激活干扰素和炎症因子的表达，进而对入侵的病原体进行清除。然而，过量的炎症因子会造成机体自身损害，因此参与抗病毒天然免疫反应的免疫分子的活性必须受到严格的调控。前期的工作发现TRIM14蛋白通过K365泛素链招募NEMO至线粒体促进MAVS信号复合物的组装，正向调控抗病毒天然免疫反应，是重要的抗病毒免疫分子（Zhou et al. PNAS, 2014）。但是，病毒被清除后，TRIM14如何被调控还不清楚。依据TRIM14在抗病毒反应中发生泛素化的特点，我们对抗病毒反应信号通路中常见的泛素连接酶进行筛选，鉴定出E3泛素连接酶RNF125显著促进TRIM14泛素化，并利用体外蛋白酶促反应实验证实RNF125是TRIM14的E3泛素连接酶。过表达RNF125能抑制TRIM14抗病毒功能，而敲低RNF125则促进TRIM14的抗病毒功能，提示RNF125负调控TRIM14的抗病毒活性。进一步研究发现TRIM14发生RNF125催化的K48泛素化, 并通过泛素-蛋白酶体途径降解。另外，干扰素处理敲除RNF125的小鼠成纤维细胞（MEF）后，TRIM14蛋白水平持续增加，而野生型MEF细胞中TRIM14蛋白水平在后期下降，进一步证明了RNF125对TRIM14的调控功能。该研究揭示了TRIM14的负调控机制，为阐明天然免疫反应的平衡机制提供了新的依据。相关结果发表于Journal of Immunology。