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孫宏博士等在《 Cell Reports》發表鑒定發現cGAS出核信號及其出核機制的研究論文
cGAS 是細胞內重要的模式識別受體,其作為胞質 DNA 感受器來結合 DNA 并從 ATP 和 GTP 處產生 cGAMP 第二信使,cGAMP作為第二信使, 與STING結合, 觸發干擾素調節因子3 (interferon regulatory factor 3, IRF-3)的激活, IRF-3導致Ⅰ型干擾素的轉錄。
科學家們一直認為cGAS本身只定位在細胞質中。然而,近期的研究已表明,這種蛋白實際上優先存在于細胞核中。目前對于cGAS核質穿梭機制及其決定cGAS定位的因素的科學研究仍然不是十分確定。郭斐課題組在2019年Science Signaling上發表了題為PKR-dependent cytosolic cGAS foci are necessary for intracellular DNA sensing的論文,研究發現cGAS可以與應激顆粒重要蛋白G3BP1相互作用,促進cGAS與DNA的結合以及誘發干擾素。該工作首次發現細胞質中應激顆粒的形成對于cGAS識別外源DNA誘發干擾素的重要性,表明cGAS識別外源DNA需要在細胞質應激顆粒中完成。
在最近的這篇論文中,研究人員首先發現了外源DNA的存在可以誘導cGAS從細胞核轉運至細胞質中。外源DNA(ISD)刺激或者DNA病毒(VACV)感染,都可以將內源表達的cGAS誘發至細胞質中。進一步研究發現cGAS的出核是依賴于CRM1蛋白,cGAS與CRM1具有相互作用,CRM1抑制劑LMB可以抑制cGAS的出核,從而抑制外源DNA誘發的天然免疫。隨后,課題組成員通過生物信息學分析,課題組鑒定發現了cGAS的出核信號序列(169LEKLKL174),這一段序列在各個物種之間非常保守。突變這一段序列,cGAS的出核能力顯著下降,同時突變體沒有影響cGAS本身的酶活性,但是對于其識別胞質中的外源DNA誘發天然免疫的作用明顯受到影響。
本研究論文顯示cGAS在細胞內的定位會影響其對天然免疫的激活,說明cGAS細胞定位與其識別DNA誘發天然免疫功能密切相關。確定cGAS的出核信號序列及其出核機制,可以更加全面的了解cGAS的相關信息,對于加深cGAS激活天然免疫的機制有一定的幫助,能對天然免疫理解的更加透徹,為提高機體的天然免疫提供有效的信息。研究得到中國醫學科學院醫學與健康科技創新工程和國家自然科學基金的資助。
cGAS出核信號及其功能示意圖