浙江大学陈玮/韩伟课题组发现E3泛素连接酶RAD18可作为IRF3介导的IFNB1转录的“分子制动器”

摘要：I型干扰素反应始于免疫细胞表面模式识别受体（PRRs）对病原体相关分子模式（PAMPs）的特异性识别，进而激活下游信号级联反应。作为关键转录调节因子的干扰素调节因子3（IRF3）在TBK1激酶介导下发生磷酸化修饰（p-IRF3），最终启动Ⅰ型IFN基因的转录程

一个多世纪来RNA病毒大流行已成为人类健康的重大威胁，I型干扰（IFN）在机体抗病毒感染中发挥至关重要的作用。

I型干扰素反应始于免疫细胞表面模式识别受体（PRRs）对病原体相关分子模式（PAMPs）的特异性识别，进而激活下游信号级联反应。作为关键转录调节因子的干扰素调节因子3（IRF3）在TBK1激酶介导下发生磷酸化修饰（p-IRF3），最终启动Ⅰ型IFN基因的转录程序。

近日，浙江大学陈玮/韩伟课题组在《Nature Immunology》杂志上发表题为E3 ligase RAD18 targets phosphorylated IRF3 to terminate IFNB transcription的研究论文。该研究阐明了E3泛素连接酶RAD18蛋白的作用机制：它能够特异性结合IFNB启动子上的磷酸化IRF3二聚体，并通过促进p-IRF3蛋白的泛素化修饰，促使其从DNA链上脱离，进而终止IRF3的转录激活功能。这一发现揭示了RAD18可作为一种有效的“分子制动器”，对IRF3介导的IFNB1转录活性发挥调控作用。

研究发现，在细胞受到病毒刺激后，E3泛素连接酶RAD18与IRF3的结合大大增加，且能促进p-IRF3发生强烈的泛素化，而该泛素化与IRF3的自噬途径降解相关。实验验证结果表明，RAD18可推动活化后的IRF3蛋白发生降解。当细胞中RAD18蛋白缺失时，磷酸化IRF3（p-IRF3）的降解过程会受到抑制，且该蛋白会滞留于细胞核内；与此同时，细胞会产生更多的I型干扰素（I型IFN），这使得其对包括新型冠状病毒（SARS-CoV-2）在内的病毒感染展现出更强的防御能力。

进一步研究表明，E3泛素连接酶RAD18具备特异性识别并结合IFNB启动子上磷酸化IRF3（p-IRF3）的能力。它会促进K63连接的多泛素链与p-IRF3的Lys193位点（小鼠中对应Lys188位点）偶联，这一修饰会导致泛素化的p-IRF3二聚体从转录复合物中解离并被输出到核外，从而终止IFNB1的转录过程。随后，输出到核外的泛素化p-IRF3二聚体可被自噬货物受体蛋白OPTN识别，最终被递送至自噬体中降解。而当IRF3发生K193R（赖氨酸突变为精氨酸）突变后，其会持续结合在IFNB启动子上，无法启动后续的核输出及自噬体降解流程。

值得注意的是，其他已被报道的IRF3相关E3泛素连接酶（如TRIM21、TRIM26、RBCK1、UBE3C等），均不具备直接调控p-IRF3转录活性的功能。

为了验证这一机制的临床意义，研究人员进行了动物实验。研究人员运用Knock-in技术构建了IRF3-K188R基因突变小鼠。实验结果显示，该基因突变小鼠的巨噬细胞在应对病毒感染时，可产生更强的IFNβ反应；同时，对突变小鼠进行实验性变态反应性脑脊髓炎（EAE）造模后发现，其脊髓的炎症细胞浸润程度及脱髓鞘程度均显著减轻。此外，研究人员还构建了Rad18fl/fl Lysm-cre（髓系细胞内Rad18基因特异性缺陷）小鼠，体内病毒感染实验证实，此类小鼠在感染水泡性口炎病毒（VSV）后，生存期明显延长，且体内脏器（肺脏、脾脏和肝脏）与血清中的IFNβ因子表达水平均显著升高，肺部的炎症浸润程度较轻，体现了Rad18fl/fl Lysm-cre小鼠对病毒感染具有更强的抵抗能力。

此外，研究人员还进行了临床研究，实验发现，E3泛素连接酶RAD18在系统性红斑狼疮（SLE）患者的外周血CD14阳性单核细胞中表达水平较低。进一步分析显示，在活动期SLE患者中，RAD18的蛋白表达量分别与IRF3的磷酸化水平、IFNB1及IFNA的mRNA表达水平呈负相关。这一结果提示，RAD18在系统性红斑狼疮中对磷酸化IRF3（p-IRF3）所驱动的干扰素（IFN）表达具有负向调控作用。

总的来说，本研究明确了E3泛素连接酶RAD18的关键功能——它是可特异性靶向磷酸化IRF3（p-IRF3），并介导其通过自噬途径实现降解的E3泛素连接酶。具体而言，RAD18能够选择性结合位于IFNB启动子上的p-IRF3二聚体，进而终止p-IRF3的转录活性，从而对Ⅰ型干扰素（Ⅰ型IFN）的合成发挥“分子刹车”作用，有效防止机体出现持续过度的炎症反应。而RAD18的缺失，可能导致Ⅰ型IFN的持续产生，进而导致自身免疫性疾病的发生。

该研究通过深入解析RAD18对p-IRF3的时空动态调控机制，为精准调控因Ⅰ型IFN过度激活引发的免疫病理损伤提供了重要的分子机制基础，具有显著的转化医学价值。这一发现不仅可为新型抗病毒药物的研发提供科学指导，同时也使RAD18有望成为与I型IFN相关的自身免疫性疾病（多发性硬化症、系统性红斑狼疮）新治疗策略的潜在靶点。

编辑：吃一口小猫