中國農業大學劉金華教授團隊在流感病毒感染激活機體天然免疫方面取得重要研究進展

　　近日，動物醫學院劉金華教授團隊在Nature Microbiology上發表了題為“IFI16 directly senses viral RNA and enhances RIG-I transcription and activation to restrict influenza virus infection”的研究論文。該研究發現了宿主蛋白IFI16可以直接結合流感病毒基因組RNA 并正向調控RIG-I信號通路的激活，增強I型干擾素（IFN-I）的產生和下游抗病毒免疫反應，揭示了一種調控流感病毒誘導天然免疫激活的新機制，豐富了抗病毒天然免疫信號通路的調節網絡，為廣譜抗流感藥物的研制提供了新策略。

　　流感病毒是引起動物和人類呼吸道感染的最主要病原之一，嚴重威脅公共衛生安全。天然免疫，又稱先天性免疫或固有免疫，是機體與生俱來的對病原微生物感染的天然抵抗力，是抵御病原微生物入侵的第一道屏障。天然免疫信號激活不足，無法產生有效的抗感染免疫應答；相反，天然免疫過度激活，會造成細胞因子風暴，損傷機體自身。因此，流感病毒感染過程中如何與天然免疫信號通路相互作用并最終實現適度有效的免疫反應是目前生物醫學領域的研究難點與熱點。劉金華教授團隊前期研究發現了協助流感病毒逃逸天然免疫的宿主因子PGRN（PLOS Pathogens, 2019），以及介導流感病毒神經嗜性的關鍵分子FMRP（Journal of Virology, 2021）, 為深入探究流感病毒感染激活機體天然免疫和致病機理提供了基礎。

　　在本研究中，依據流感病毒基因組特點，即流感病毒作為基因組分節段的單股負鏈RNA病毒，其在宿主細胞中完成感染和復制必然需要一系列的RNA結合蛋白（RBP）的參與，嘗試篩選和鑒定流感病毒生命周期中關鍵RBP，對深入理解流感病毒的致病機理以及新型抗流感藥物的研發提供理論依據。團隊首次利用生物素標記體外轉錄的流感病毒基因組RNA并通過RNA pulldown聯合液相色譜質譜技術系統地篩選宿主細胞中關鍵的RBP（圖1）。對流感病毒8個RNA片段富集的宿主蛋白的胞內定位和功能分析，初步鑒定了多個參與流感病毒基因組轉錄、復制、剪接、翻譯等不同階段的RBP，為后續流感病毒致病機理的深度解析奠定了研究基礎。

圖1  與流感病毒基因組RNA結合的宿主蛋白篩選鑒定

　　在這些與流感病毒RNA結合的RBP宿主蛋白中，團隊發現之前被認為是DNA感受器的IFI16蛋白可以結合流感病毒的RNA。進一步研究表明，流感病毒感染在體外和體內均可以顯著誘導IFI16蛋白在細胞核和細胞質中的表達（圖1）。利用ifi16基因缺失的細胞系和動物模型，發現流感病毒在ifi16基因缺失細胞中具有更強的復制能力，產生更多子代病毒粒子；體內實驗結果顯示，與野生型小鼠相比，p204基因（ifi16基因的小鼠同源基因）缺失小鼠對流感病毒更加易感，呈現更強的致病性。并且，通過對流感病毒感染的小鼠肺臟和ifi16基因缺失細胞的轉錄組分析顯示，p204基因缺失顯著降低了IFN-I以及干擾素刺激相關基因的表達（圖2），表明該基因缺失破壞了流感病毒誘導的干擾素信號通路的激活，降低了干擾素介導抗病毒免疫應答，從而增加了流感感染的嚴重性。

圖2. IFI16增強了流感病毒誘導的IFN-I的表達

　　進一步深入研究表明，宿主蛋白IFI16一方面可以利用其HINa結構域與RIG-I啟動子區域結合，作為轉錄增強因子，從而增強rig-i基因轉錄水平；另一方面IFI16可以與流感病毒基因組RNA和RIG-I蛋白相互作用，促進了RIG-I K63連接的多聚泛素化，從而增強了IFN-I介導的抗病毒免疫應答（圖3）?？傮w而言，團隊發現了IFI16蛋白是針對流感病毒感染的抗病毒先天免疫應答中RIG-I信號傳導的關鍵正調節分子，揭示了IFI16蛋白在RIG-I-樣受體介導的對IAV和其他RNA病毒的先天免疫應答中的作用，豐富了抗病毒天然免疫信號通路的調節網絡，為廣譜抗流感藥物靶點的選擇提供了重要的理論基礎。

圖3  IFI16增強流感病毒誘導的RIG-I信號通路的機制示意圖

　　劉金華教授和動物醫學院訪問學者魏凡華副教授為共同通訊作者，我校動物醫學院博士研究生蔣智民和魏凡華副教授為共同第一作者。本研究由國家重點研發計劃項目(2016YFD0500204）和國家自然科學基金面上項目（81960297）資助。