王红艳/魏滨组合作揭示AKT2通过抑制Ⅰ-IFN影响抗病毒感染和系统性红斑狼疮发病的新功能

作者：luojiao 发布时间：2022/3/3 10:00:00

Ⅰ型干扰素（Ⅰ-IFN）及其诱导产生的一系列干扰素刺激基因（ISGs），可引发先天性和适应性免疫反应而发挥抗感染功能[1]，但升高的Ⅰ-IFN和ISGs会加重系统性红斑狼疮[2]。因此，探析精确诱导Ⅰ-IFN产生的分子机制至关重要，这可能为治疗感染或SLE提供新的思路。

当巨噬细胞等感知到病原相关分子模式的刺激后，RIG-I和cGAS等信号通路被激活，导致以单体形式存在于细胞质中的IRF3被磷酸化后形成二聚体，进入细胞核发挥起始转录因子的功能，包括转录生成Ifnb1[3]。此外，备受关注的丝氨酸/苏氨酸激酶（AKT）家族的三个成员（AKT1、AKT2、AKT3）可以依赖于自身激酶活性磷酸化多种靶蛋白，参与细胞的各功能。其中，AKT1已被报道可以通过TBK1、cGAS等抑制Ⅰ-IFN的产生；该研究组近期的工作阐明病毒感染后巨噬细胞显著升高AKT3的表达，以促进IFNβ1产生[4]；但对于AKT2是否以及如何调控Ⅰ-IFN的产生尚不清楚。

2月22日，国际学术期刊EMBO JOURNAL在线发表了中国科学院分子细胞科学卓越创新中心（生物化学与细胞生物学研究所）王红艳团队与上海大学魏滨团队的合作研究成果“AKT2 reduces IFNβ1 production to modulate antiviral responses and systemic lupus erythematosus”。该研究揭示了AKT2通过抑制转录因子IRF3活化和Ⅰ-IFN的产生，而影响抗病毒反应或系统性红斑狼疮（SLE）的发病。

通过检测来自病毒感染小鼠或TMPD诱导SLE小鼠体内的巨噬细胞，以及临床SLE病人的外周血单核细胞，均发现AKT2表达下降。敲除Akt2的小鼠通过升高Ifnb1的表达，有助于抵御病毒感染，但加重SLE的发病程度。利用AKT2抑制剂处理，能提升病毒感染后小鼠的生存率。

斑马鱼不仅繁殖周期短、操作简易，而且已被证实可过表达特定蛋白，以及用于病毒感染研究[5, 6]。作者用GFP标记的VSV感染红色荧光标记巨噬细胞的斑马鱼（Mpeg-mChrry），发现红色荧光可以聚集在绿色荧光处，主要包括斑马鱼背部肌肉、脑、腹部血管（图1A），即巨噬细胞可以聚集在病毒感染部位发挥抗病毒作用。

在体外HEK293T细胞等实验系统中初步发现AKT2与IRF3相互作用，磷酸化IRF3-Thr207位点，并借助14-3-3ε以限制IRF3的入核，最终抑制I-IFN产生的分子机制后，作者采用斑马鱼感染模型以进一步体内验证AKT2抑制干扰素产生的作用及分子机制：过表达野生型AKT2会抑制斑马鱼产生ifn1、加重病毒感染导致的组织损伤以及死亡率，但是AKT2-T309A/S474A则不会有这种效果（图1B）；当AKT2、AKT2-T309A/S474A、IRF3、IRF3-T207A分别或者共同过表达到斑马鱼后，再进行VSV感染，发现过表达AKT2酶活缺失或IRF3-T207A突变体可逆转野生型AKT2对IRF3诱导I-IFN产生和抗病毒反应的抑制作用（图1C）。

图1

以上结果揭示了AKT2通过IRF3-T207负调控I-IFN产生的功能和分子机制（图2），在机体发挥抗病毒反应中发挥有害作用，但在系统性红斑狼疮过程中扮演有利角色；此外，由于AKT家族的三个成员在Ⅰ型IFN产生中，发挥不同的作用，提示在相关疾病治疗中，需要考虑针对不同的AKT成员开发特异的抑制小分子。

图2 工作模式图: 巨噬细胞中AKT2抑制I-IFN的产生的机制

中科院分子细胞科学卓越中心王红艳研究组郑新博士为该论文的第一作者；王红艳研究员与魏滨教授为该论文的共同通讯作者。特别感谢中科院分子细胞科学卓越创新中心肖俊博士、张瑞博士、朱文婷博士、徐昱博士、王冠超同学和国科大杭高院姜祺同学对本研究的帮助。感谢上海交通大学仁济医院的沈南教授和丁慧华老师、分子细胞卓越中心丁建平研究员的合作；感谢南京大学模式动物中心的杨中州教授，中科院巴斯德所的冷启彬研究员和肖晖研究员，分子细胞卓越中心侯法建研究员、刘小龙研究员等提供重要的实验材料。感谢国家蛋白质中心和分子细胞卓越中心的斑马鱼平台、动物实验技术平台、分子生物学技术平台、细胞分析技术平台的大力支持。研究经费得到国家重点研发计划、国家自然科学基金委和上海市科委的资助。

参考文献：

1. Ivashkiv LB, Donlin LT. Regulation of type I interferon responses. NatRev Immunol. 2014;14(1):36-49. doi:10.1038/nri3581

2. Ma C, Xia Y, Yang Q, Zhao Y. The contribution of macrophages to systemiclupus erythematosus. Clin Immunol. 2019;207:1-9. doi:10.1016/j.clim.2019.06.009

3. Honda K, Takaoka A, Taniguchi T. Type I interferon [corrected] gene induction by the interferon regulatory factor family of transcription factors[published correction appears in Immunity. 2006 Nov;25(5):849]. Immunity.2006;25(3):349-360. doi:10.1016/j.immuni.2006.08.009

4. Xiao J, Li W, Zheng X, et al. Targeting 7-Dehydrocholesterol Reductase Integrates Cholesterol Metabolism and IRF3 Activation to Eliminate Infection. Immunity. 2020;52(1):109-122.e6. doi:10.1016/j.immuni.2019.11.015

5. Guerra-Varela J, Baz-Martínez M, Da Silva-álvarez S, et al.Susceptibility of Zebrafish to Vesicular Stomatitis Virus Infection. Zebrafish.2018;15(2):124-132. doi:10.1089/zeb.2017.1499

6. Meng F, Zhou R, Wu S, et al. Mst1 shuts off cytosolic antiviral defense through IRF3 phosphorylation. Genes Dev.2016;30(9):1086-1100. doi:10.1101/gad.277533.116

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