鸡MDA5-STING-IFNβ天然免疫通路中STING介导信号传导和抗病毒的分子机制
结题报告
批准号:
31672524
项目类别:
面上项目
资助金额:
61.0 万元
负责人:
孙建和
依托单位:
学科分类:
C1804.兽医免疫学
结题年份:
2020
批准年份:
2016
项目状态:
已结题
项目参与者:
程玉强、牛巧娜、傅强、王兆飞、李世雨、刘洋
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中文摘要
课题组前期研究发现在免疫分子RIG-I和IRF3天然缺失的鸡细胞中,MDA5与STING互作构成了一条在哺乳动物中并不存在的MDA5-STING-IFNβ天然免疫信号通路,但对该通路具体的信号传导和抗病毒机制尚不清楚。本项目将聚焦此通路,以鸡STING为核心,通过免疫共沉淀、质谱分析、RNA干扰和蛋白核酸互作等技术,分析STING与MDA5等信号分子互作的分子基础;阐明其亚细胞定位依赖的功能域及其生物学意义;解析STING介导信号传导依赖的泛素化、磷酸化等修饰机制;揭示鸡STING激活IFNβ依赖的转录因子。应用CRISPR-Cas9技术构建STING基因敲除鸡细胞系,进而基于H9N2禽流感病毒感染后的复制水平和免疫分子表达差异,揭示鸡STING介导的抗病毒途径。通过研究,初步阐明鸡I型干扰素信号通路中STING介导信号传导和抗病毒的分子机制,为利用鸡天然免疫能力抗感染奠定理论和应用基础。
英文摘要
It was previously found that MDA5 (mammalian melanoma differentiation associated gene 5, MDA5) could interact with STING (stimulator of interferon genes, STING) to reconstitute a new MDA5-STING-IFNβ signal pathway in RIG-I(retinoic acid inducible gene I, RIG-I) and IRF3(IFN regulatory factor 3, IRF3) absent chicken cells,but not in mammalian cells. However, the mechanisms of signal transduction and antiviral effects of this pathway remains unclear. This proposal will focus on the analysis of typeⅠinterferon pathway mediated by chicken MDA5(chMDA5)and chicken STING (chSTING), and will highlight the function of chSTING. So, the molecular and structural basis of interaction between chMDA5 and chSTING will be solved, and the mechanism of posttranslation modification of chSTING will be analyzed. The IFN regulatory factor required for activation of beta IFN by chSTING will be investigated by using immunoprecipitation and mass spectrometry combined assay, RNA interference technique and protein-nucleic acid interaction technique,such as electrophoretic mobility shift assay (EMSA). To determine the roles of chSTING in inhibition of H9N2 avian influenza virus(AIV) replication, the virus titers will be measured in CRISPR-Cas9 mediated chSTING gene knocked out and mock chicken cells. Combined with gene chip and qRT-PCR technology, the antiviral immune genes related to chSTING in the process of H9N2 AIV infection will also be characterized. These findings will allow the chicken specific MDA5-STING-IFNβsignaling pathway to be clearly illustrated and the mechanism of chSTING in antivirus to be determined,which is crucial for the prevention and control of AIV and other viral infections.
课题组发现在RIG-I和IRF3天然缺失的鸡细胞中,MDA5与STING互作形成哺乳动物中不存在的MDA5-STING-IFNβ天然免疫新通路。为了揭示该通路中STING介导信号转导和抗病毒的分子机制,本项目首先聚焦“鸡在天然缺失IRF3条件下,STING如何激活IFN”这一关键科学问题,利用CRISPR-Cas9基因编辑技术成功获得包括IRF7在内的一系列基因缺失细胞株,通过基因过表达、共表达、Co-IP、LC-MS/MS、Western blot等技术,明确IRF7是鸡STING激活IFN依赖的关键转录因子,结束了长期悬而未决的鸡IFN转录因子问题;同时,提出了鸡STING激活IRF7的“脚手架模型”,完美解释了鸡STING通过IRF7激活IFN的机制:STING接收上游激活信号后发生磷酸化,发挥脚手架功能,同时招募TBK1和IRF7,介导二者相互靠近,随后TBK1发挥蛋白激酶活性磷酸化IRF7上SLQxSyS基序内的S474位点,实现对IRF7精确调控。此外,项目重点研究了chSTING磷酸化激活调控机制,确定TBK1是催化鸡STING磷酸化的关键蛋白激酶,发现TBK1通过磷酸化鸡STING S366对其功能进行正向调控;同时发现,TBK1通过磷酸化鸡STING的S327/S311位点对其进行负向调控,这是关于TBK1负调控功能的首次发现。同时,我们还揭示了鸡STING泛素化调控机制,初步确定了鸡STING泛素化位点,明确了鸡STING泛素化依赖的E3泛素连接酶为TRIM25。本项目首次全面解析了鸡STING激活IFN的分子基础,揭示了鸡STING通过磷酸化和泛素化修饰精确控制通路启闭的分子机制。发表相关SCI论文6篇,中文论文2篇,完成博士学位论文1篇、硕士学位论文3篇。成果不仅为研究家禽天然免疫机制提供了基础数据,更为通过调控鸡天然免疫力防控病毒感染奠定应用基础。
期刊论文列表
专著列表
科研奖励列表
会议论文列表
专利列表
DOI:--
发表时间:2018
期刊:上海交通大学学报(农业科学版)
影响因子:--
作者:刘云霞;程玉强;王逸豪;严亚贤;孙建和
通讯作者:孙建和
DOI:--
发表时间:2019
期刊:上海交通大学学报(农业科学版)
影响因子:--
作者:李世雨;程玉强;刘云霞;朱雯娴;孙建和;严亚贤
通讯作者:严亚贤
Chicken DDX3X Activates IFN-β via the chSTING-chIRF7-IFN-β Signaling Axis
鸡 DDX3X 通过 chSTING-chIRF7-IFN-beta 信号轴激活 IFN-beta
DOI:10.3389/fimmu.2019.00822
发表时间:2019-04
期刊:Frontiers in Immunology
影响因子:7.3
作者:Qiaona Niu;Yuqiang Cheng;Hengan Wang;Yaxian Yan;Jianhe Sun
通讯作者:Jianhe Sun
CRISPR/Cas9-Mediated Chicken TBK1 Gene Knockout and Its Essential Role in STING-Mediated IFN-β Induction in Chicken Cells
CRISPR/Cas9介导的鸡TBK1基因敲除及其在STING介导的鸡细胞IFN-β诱导中的重要作用
DOI:10.3389/fimmu.2018.03010
发表时间:2019-01-04
期刊:FRONTIERS IN IMMUNOLOGY
影响因子:7.3
作者:Cheng, Yuqiang;Lun, Minxiang;Sun, Jianhe
通讯作者:Sun, Jianhe
Chicken TBK1 interacts with STING and is involved in IFN-β signaling regulation
鸡 TBK1 与 STING 相互作用并参与 IFN-β 信号传导调节
DOI:10.1016/j.dci.2017.08.011
发表时间:2017-12-01
期刊:DEVELOPMENTAL AND COMPARATIVE IMMUNOLOGY
影响因子:2.9
作者:Cheng, Yuqiang;Ma, Jingjiao;Sun, Jianhe
通讯作者:Sun, Jianhe
DNA免疫识别通路cGAS-cGAMP-STING-IFN-β在鸡细胞中功能缺陷的分子基础与调控机制
  • 批准号:
    --
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    58万元
  • 批准年份:
    2020
  • 负责人:
    孙建和
  • 依托单位:
鸭RIG-I和MDA5介导并依赖于STING的天然免疫双通路的激活与调控机制
  • 批准号:
    31872456
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    60.0万元
  • 批准年份:
    2018
  • 负责人:
    孙建和
  • 依托单位:
猪链球菌噬菌体裂解酶的功能域解析及基于三维结构的底物识别机制研究
  • 批准号:
    31372500
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万元
  • 批准年份:
    2013
  • 负责人:
    孙建和
  • 依托单位:
猪链球菌噬菌体穿孔素(holin)的膜拓扑结构与功能解析
  • 批准号:
    31172381
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    61.0万元
  • 批准年份:
    2011
  • 负责人:
    孙建和
  • 依托单位:
国内基金
海外基金