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PARP9：RNA病毒的非經典感受器

2021.5.26

　　RNA病毒感染在人群能引起嚴重的疾病，對人類健康造成嚴重的威脅。最近正在流行的2019冠狀病毒病（COVID-19）就是由RNA病毒嚴重急性呼吸綜合征冠狀病毒2（SARS-CoV-2）感染引起的, 這也讓抗病毒免疫研究再次成為媒體關注的焦點。天然免疫細胞是人體對抗病毒感染的第一道最重要的防線。它能利用細胞內的模式識別受體(PRRs) 檢測病毒來源的包括核酸（DNA和RNA）在內的病原相關分子模式，然后激活下游信號通路產生I型干擾素，I型干擾素進一步激活機體的天然免疫和適應性免疫應答最終清除病毒和病毒感染細胞。RNA感受器是檢測RNA病毒感染產生的RNA的重要PRRs。截至目前，一些RNA感受器被鑒定出來，包括視黃酸誘導基因I（RIG-I），黑素瘤分化相關分子5（MDA5）和張志強團隊以前鑒定的解旋酶 (helicase) 家族成員DDX1-DDX21-DHX36復合體，DHX9，DHX15，DHX33等。這些經典的RNA感受器基本都是通過依賴激活下游線粒體抗病毒信號蛋白（MAVS）產生I型干擾素。那么，天然免疫細胞是否還有其他RNA感受器檢測RNA病毒感染呢？是否還有其他不依賴MAVS產生干擾素的非經典RNA感受器呢？

　　2021年5月11日，美國休斯敦衛理公會醫院研究所/康奈爾大學醫學院張志強團隊在Nature Communications雜志上在線發表了題為Identification of poly(ADP-ribose) polymerase 9 (PARP9) as a noncanonical sensor for RNA virus in dendritic cells 的研究論文。該文章首次鑒定了多聚腺苷二磷酸核糖聚合酶9(PARP9)蛋白可以識別并結合RNA病毒的雙鏈RNA（dsRNA），并通過激活下游的磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）p85亞基和蛋白激酶AKT3信號通路進一步磷酸化干擾素調節因子3（IRF3）和IRF7最終產生I型干擾素，從而發揮抵抗RNA病毒感染的作用清除病毒感染。該研究首次鑒定了PARP９作為MAVS非依賴的非經典的ＲＮＡ感受器，豐富完善了對RNA感受器抗病毒天然免疫的全面認識。

　? PARP家族蛋白以抗腫瘤研究出名，然而在抗病毒免疫功能方面還不是很清楚。首先，研究人員通過體外的基因敲低、poly I:C刺激、ELISA等實驗在THP-1巨噬細胞篩選了17個PARP家族成員對RNA poly I:C誘導的I型干擾素產生的影響，發現鑒定了PARP9能夠介導促進I型干擾素產生，然后他們檢測了PARP9在人各種免疫細胞中的表達，發現PARP9在人樹突狀細胞中被干擾素α顯著誘導表達，并且進一步在人單核細胞來源的樹突狀細胞證明PARP9是RNA poly I:C刺激和RNA病毒感染（而不是DNA刺激和DNA病毒感染）誘導產生I型干擾素必須的。在此基礎上，研究人員構建了PARP9敲除小鼠，通過一系列的小鼠骨髓來源的樹突狀細胞（BMDC）體外實驗和體內病毒感染實驗更加證實了PARP9確實介導促進RNA刺激和RNA病毒感染誘導的I型干擾素產生，并且是抵抗RNA病毒（包括水泡性口炎病毒VSV和呼腸孤病毒reovirus）而不是DNA病毒體內感染所必需的。

　　然后，研究人員研究了PARP9介導I型干擾素產生的分子機制，通過RNA-seq、RNA pulldown、電泳遷移率實驗（EMSA）等一系列體外實驗證明PARP9能識別并結合RNA病毒的dsRNA。目前為止經典的RNA感受器基本都是識別結合RNA 后激活下游的MAVS產生I型干擾素，研究人員接下來研究PARP9是否也是結合dsRNA后利用MAVS產生I型干擾素，通過在人MAVS敲除HEK293T細胞、小鼠MAVS敲除和MAVS/PARP9雙敲除BMDC的體外實驗和體內實驗證實PARP9不利用MAVS激活產生I型干擾素。研究人員通過免疫沉淀和質譜聯用 (IP-MS) 尋找PARP9下游結合蛋白，通過免疫共沉淀、激光共聚焦等實驗他們鑒定到PARP9能夠結合并激活下游磷脂酰肌醇-3激酶（PI3K）p85亞基。最后，研究人員通過基因敲低、免疫共沉淀、基因突變等實驗發現激活的PI3K p85亞基能夠利用并結合其下游蛋白激酶AKT3，激活的AKT3能夠進一步招募其下游IRF3和IRF7蛋白并促使IRF3第385位絲氨酸和IRF7第437/438位絲氨酸發生磷酸化，磷酸化的IRF3和IRF7作為轉錄因子進入細胞核誘導促進I型干擾素產生。

　　該文章的研究首次鑒定了PARP9作為MAVS非依賴的非經典的ＲＮＡ感受器（下圖），提供了PARP9識別dsRNA并通過下游PI3K/AKT3信號通路激活產生I型干擾素的詳細分子機制，全面豐富了對RNA感受器抗病毒免疫的全新認識。最重要的是，在當前COVID-19流行下，該研究對于通過開發靶向PARP9的抗病毒藥物和疫苗具有重要的臨床指導意義。