干扰素(IFNs)是自然免疫系统的重要组成部分,具有强大的抗病毒、抗肿瘤和免疫调节作用[1]。哺乳动物IFNs通过与其相应受体结合并激活JAK/STAT信号通路来引发抗病毒反应[2]、[3]。这一信号级联反应最终导致干扰素刺激基因(ISGs)的表达,其产物可作为直接的抗病毒效应物或同时调节IFN信号通路和更广泛的宿主免疫反应[4]。已有大量研究鉴定出数百种ISGs,其中一些已被充分研究,例如2',5'-寡腺苷酸合成酶(OAS)、病毒抑制蛋白(VIPERIN)、黏病毒抵抗蛋白(MX)和蛋白激酶R(PKR)[5]、[6]、[7]、[8]。ISG产物具有多种抗病毒活性,但其中许多活性尚未得到完全阐明。
OAS是一种在核苷酸转移酶(NTase)超家族中进化保守的抗病毒酶,以其感知病毒RNA并激活下游自然免疫通路的能力而闻名[9]。人类OAS家族包含四个成员:OAS1、OAS2、OAS3和OAS样蛋白(OASL)[10]。OAS1-3蛋白在结构上具有显著相似性,但在OAS功能域的数量上存在差异:分别为一个、两个和三个[11]、[12]、[13]。OAS作为细胞质中的dsRNA传感器,催化2′-5′-寡腺苷酸(2-5A)的合成,从而激活内切核糖核酸酶RNase L,引发RNA降解和抗病毒信号传导[14]。经典的OAS-RNase L轴是早期自然免疫的基础,能够提供针对西尼罗河病毒和冠状病毒等病毒的广谱保护[15]、[16]、[17]。与OAS1-3不同,人类OASL具有一个OAS1_C结构域和两个类泛素结构域(UbLDs)[17]。在OAS结构域中,OASL的CCY位点取代了高度保守的CFK基序——这是OAS家族寡聚化所必需的关键序列元素。OASL的假定催化位点缺乏活性OAS酶中形成功能性催化核心的三个天冬氨酸残基[18]、[19]、[20]。因此,OASL的OAS结构域在酶学上是无活性的,无法合成2-5A[21]。尽管如此,人类OASL仍通过非经典机制表现出强大的抗病毒活性,这些机制独立于经典的OAS-RNase L通路[22]。
OASL是细胞内信号通路的关键调节因子,在抗病毒免疫中起着重要作用。在RNA病毒感染时,OASL作为视黄酸诱导基因I(RIG-I)样受体(RLR)的正向调节因子,增强其信号活性,从而增强自然免疫反应。例如,人类OASL通过与RIG-I的UbLD相互作用并共定位,促进了RIG-I介导的IFN生成[22]。dsRNA结合是OASL的基本功能特性,对于增强RIG-I介导的抗病毒免疫反应至关重要[20]。猪(Sus scrofa)的pOASL在没有C末端串联UbLDs的情况下,通过与黑色素瘤分化相关基因5(MDA5)结合来抑制经典猪瘟病毒的复制[23]、[24]。然而,在DNA病毒感染的情况下,OASL的作用相反,它作为环状GMP-AMP合成酶(cGAS)的负反馈调节因子,通过与cGAS直接且特异性地相互作用[25]。关于OAS蛋白的研究主要集中在哺乳动物上,对鱼类的研究较少,对无脊椎动物的研究更是寥寥无几。来自海绵(Geodia cydonium)的OAS酶可能具有内在活性,能够以独立于dsRNA的方式合成2-5A寡聚体[26]。从功能上看,这种海绵2-5A合成酶与OAS家族中的特定亚型类似。因此,OASL对RLR介导的抗病毒信号具有独特的调节作用,在无脊椎动物中的研究仍然很不充分。
太平洋牡蛎C. gigas是一种经济上重要的软体动物,栖息在富含多种微生物的生态系统中。在与病原体的长期相互作用过程中,牡蛎发展出了复杂的免疫系统,包括特定的模式识别受体、效应分子和调节因子,以应对多种病原体[27]。在太平洋牡蛎中已鉴定出RLR成员RIG-I和实验室遗传与生理学2(LGP2),两者均对poly(I:C)刺激有反应[28]、[29]。CgRIG-I与CgMAVS相互作用,进一步招募下游信号分子TRAF6并激活NF-κB信号通路[30]。在CgLGP2的启动子区域鉴定出多个IRF和NF-κB的结合位点,过表达CgLGP2可以调节人类IFN、AP-1和牡蛎CgIL-17[29]。我们之前的工作从C. gigas中鉴定出一种IFN样蛋白(CgIFNLP)和一种干扰素受体样蛋白3(CgIFNR-3)[31]、[32]。在poly(I:C)刺激下,CgIFNLP能够与其受体CgIFNR-3结合,激活JAK/STAT通路,并随后诱导ISGs(如CgViperin、CgMx1和CgIFI44L)的表达[33]、[34]。在本研究中,我们在太平洋牡蛎C. gigas中鉴定出一种OASL同源物(命名为CgOASL),主要目的是:(1)分析其在CgIFNLP和CgIFNR-3-RNAi处理后的表达水平;(2)研究其与牡蛎RLR成员的功能相互作用;(3)验证其对ISG表达的调控作用,并阐明OASL在C. gigas中调节抗病毒免疫反应的分子机制。