5月19日，國(guó)際學(xué)術(shù)期刊《公共科學(xué)圖書館—病原體》（PLoS Pathogens）在線發(fā)表了中科院上海生命科學(xué)研究院生化與細(xì)胞所王琛課題組的研究論文“Mitochondrial ubiquitin ligase MARCH5 promotes TLR7 signaling by attenuating TANK action”。該論文報(bào)道了線粒體泛素連接酶MARCH5能夠特異性調(diào)控TLR7信號(hào)通路，首次將線粒體與TLR信號(hào)通路聯(lián)系起來(lái)，揭示了線粒體在固有免疫促炎癥反應(yīng)調(diào)節(jié)中的關(guān)鍵作用。

 

在固有免疫信號(hào)通路中，TLR (Toll-like Receptor)、RIG-I等模式識(shí)別受體（Pattern Recognition Receptor; PRR）能夠識(shí)別不同的病原體相關(guān)分子模式（包括真菌、細(xì)菌的特異性細(xì)胞壁組分，病毒的RNA等），PRR活化后通過(guò)一系列接頭分子將信號(hào)向下游傳遞，活化IRF（3/7）、NF-kB等轉(zhuǎn)錄因子并啟動(dòng)轉(zhuǎn)錄，最終誘導(dǎo)一系列功能分子（包括細(xì)胞因子、趨化因子、ISGs等）的表達(dá)，啟動(dòng)固有免疫反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞的免疫防御過(guò)程。已有的研究表明：RIG-I信號(hào)通路介導(dǎo)的抗病毒反應(yīng)中，線粒體發(fā)揮至關(guān)重要的作用，一些信號(hào)通路分子之間的相互作用需要特定的線粒體組分參與才能夠?qū)崿F(xiàn)；TLR和RIG-I共用一部分下游信號(hào)通路，但并不清楚線粒體在TLR下游信號(hào)通路調(diào)節(jié)中是否具有功能。

 

通過(guò)對(duì)線粒體蛋白進(jìn)行大規(guī)模篩選，課題組石賀欣、劉星等發(fā)現(xiàn)，泛素連接酶MARCH5可能調(diào)控固有免疫反應(yīng)TLR7信號(hào)通路。實(shí)驗(yàn)證明，過(guò)表達(dá)MARCH5顯著地促進(jìn)了TLR7介導(dǎo)的NF- kB調(diào)控的基因表達(dá)，而RNA干擾敲低內(nèi)源MARCH5的表達(dá)則抑制NF- kB調(diào)控的基因表達(dá)；MARCH5能夠特異性地與TANK蛋白分子結(jié)合。實(shí)驗(yàn)室過(guò)去的工作證明：TRAF6在固有免疫信號(hào)通路中扮演關(guān)鍵角色，它可以發(fā)生自身K-63位多聚泛素化，并促進(jìn)NEMO（另一個(gè)關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)分子）的K-63位多聚泛素化，對(duì)于TLR7介導(dǎo)的NF- kB通路激活十分關(guān)鍵。Akira實(shí)驗(yàn)室的工作證明：TANK能夠和TRAF6相互作用，并抑制TRAF6的信號(hào)傳遞功能。本研究發(fā)現(xiàn)MARCH5催化了TANK的多聚泛素化（K63分枝形式），因而解除了TANK對(duì)TRAF6的抑制。有意思的是，MARCH5調(diào)控TLR7信號(hào)通路的功能依賴于它的線粒體定位，將MARCH5的線粒體定位序列突變，使其定位于細(xì)胞質(zhì)中或者細(xì)胞膜上，則喪失了催化TANK泛素化的功能。

 

近三年來(lái)，王琛課題組在固有免疫信號(hào)通路調(diào)控領(lǐng)域開(kāi)展了較系統(tǒng)性的研究，取得了階段性的研究進(jìn)展。發(fā)現(xiàn)了多個(gè)參與調(diào)控的新分子（UXT、Trim21、Herc5、Tom70、IFIT3、Cited2等），分別調(diào)控信號(hào)通路的不同層面；揭示了磷酸化、乙?；⒎核鼗?、ISG15化等多種蛋白質(zhì)翻譯后修飾在固有免疫反應(yīng)信號(hào)通路中的調(diào)控作用；認(rèn)識(shí)了多種蛋白分子之間特異性相互作用（Specific Protein Interaction）、蛋白質(zhì)復(fù)合物動(dòng)態(tài)形成（Signaling-dependent Complex Formation）以及蛋白分子的亞細(xì)胞空間定位（Subcellular Localization）等細(xì)胞生理過(guò)程如何實(shí)現(xiàn)信號(hào)的精細(xì)調(diào)控。部分工作結(jié)果已經(jīng)發(fā)表在J Immunol、Mol Biol Cell、Mol Cell Biol、Cell Res、PLoS Pathog等雜志上。

 

上述系列研究工作得到了國(guó)家科技部、基金委 、中國(guó)科學(xué)院以及上海市科委等機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)支持。