microRNAs调控cGAS-STING固有免疫信号通路的新功能及分子机制研究

Cyclic GMP-AMP (cGAMP) synthase (cGAS) is a cytosolic DNA sensor that catalyzes formation of the second messenger 2'3'-cGAMP, which activates the stimulator of interferon genes (STING)-mediated innate immune signaling. It remains to elucidate how cGAS is regulated during pathogen infection. Our preliminary screening identified an inverse change tendency between the levels of cGAS and miR-23~27~24 cluster induced by DNA virus infection. The functional assays revealed that miR-23~27~24 cluster plays a critical regulatory role in the activation of cGAS-STING axis and the subsequent induction of type I interferon, which is potentially achieved by targeting cGAS. Combing molecular, cellular and animal approaches, this project will systematically investigate the regulatory mechanisms that miR-23~27~24 employ to modulate the dynamic expression of cGAS，as well as the essential physiological and pathological functions of miRNAs in cGAS-STING innate immune signaling pathways. Hopefully, these insights will bring a fresh perspective on the prevention and treatment of diseases caused by pathogenic microorganism infection.

cGAS特异性识别胞质DNA，催化合成环化GMP-AMP(2'3'-cGAMP)，发挥模式识别受体的重要功能；cGAMP再激活STING依赖的信号通路，诱导抗感染的固有免疫反应。目前亟待阐明：细胞内调控cGAS表达与活力的分子网络与相关机制。本课题在前期预实验中观察到：DNA病毒感染导致cGAS与一簇microRNAs的表达水平呈相反的动态变化关系；miR-23~27~24可能特异靶向并调节cGAS，影响cGAS-STING信号通路的激活，调节I型干扰素等基因的表达，最终调控固有免疫反应。本项目将综合运用分子、细胞、感染动物模型等方法，系统而深入地探索miR-23~27~24调节cGAS的分子机制，阐明其在cGAS-STING固有免疫信号通路中的生物学功能与潜在的病理功能，为预防与治疗病毒或细菌感染引起的相关疾病提供新的思路及药物设计理论依据。

环化GMP-AMP合成酶cGAS特异识别异源DNA，催化合成cGAMP并激活STING依赖的信号通路，在机体的抗感染反应中发挥关键作用，而cGAS的异常激活则会引发严重的自身免疫疾病和炎症等。因此，cGAS的活性和水平必须受到严格精密的调控。目前关于cGAS的研究大多集中在蛋白质翻译后修饰调控cGAS的活性，而关于cGAS表达水平的调控还知之甚少。 .本项目前期研究发现，当机体受到DNA病毒HSV-1感染时，cGAS的蛋白和mRNA水平呈不一致的动态变化趋势，提示cGAS的表达受转录后水平调控。机制探索表明，miR-23a/b通过直接结合cGAS mRNA的3'端非翻译区，调控cGAS的蛋白水平，并以此影响DNA刺激下cGAMP的产生、TBK1的磷酸化和IRF3的磷酸化/二聚化/入核，最终调控I型干扰素的产生和细胞的抗病毒功能。此外，我们还发现miR-23a/b的表达水平受lncRNA Oasl2-209的调控。在体内，miR-23a/b通过靶向cGAS调控小鼠抗HSV-1病毒感染的能力。最后，借助Trex1-/-的自身免疫疾病小鼠模型，本项目还发现过表达miR-23a/b可有效减缓cGAS介导的自身免疫疾病表型。.综上，本项目证实miR-23a/b可在转录后水平调控cGAS蛋白的表达，影响cGAS介导的抗病毒功能和自身免疫疾病表型。本项目的研究从miRNAs角度出发，为防治cGAS相关的感染类和自身免疫类疾病提供了新策略和新靶点。