环状GMP-AMP合成酶(cGAS)属于核苷酸转移酶家族,能够识别细胞质中的双链DNA(dsDNA)并激活STING-干扰素通路以启动免疫反应[1]。越来越多的证据表明,cGAS-STING通路在宿主抵御DNA病毒感染中起着关键作用:cGAS在细胞质中识别病毒DNA后发生构象变化,并催化产生第二信使cGAMP,后者与内质网上的STING二聚体结合[[2], [3], [4]]。激活后,STING发生构象变化并转移到高尔基体,在那里它招募并激活TBK1以磷酸化IRF3,进而形成IRF3二聚体,使其转运到细胞核并诱导I型干扰素的表达,从而介导抗病毒反应[[4], [5], [6], [7]]。尽管硬骨鱼类作为变温脊椎动物的免疫系统不如哺乳动物发达,但它们仍维持着功能正常的cGAS-STING通路,这一点已在鲫鱼(Carassius auratus)、草鱼(Ctenopharyngodon idella)和斑马鱼(Danio rerio)的研究中得到证实[[8], [9], [10]]。这些研究表明,硬骨鱼类的cGAS特异性结合dsDNA(poly(dA:dT))而不结合RNA类似物(poly(I:C)[[8], [9], [10]],而STING则调节干扰素的表达[[11], [12], [13], [14], [15], [16]]。与哺乳动物类似,硬骨鱼类的cGAS也能激活依赖STING的NF-κB和I型干扰素信号通路,这一点在斑马鱼的研究中得到了特别验证[8,9]。
除了DNA病毒外,最近的研究还表明cGAS-STING通路在RNA病毒感染中也起着关键作用。缺乏cGAS或STING的细胞和小鼠对RNA病毒(包括登革热病毒(DENV)、仙台病毒(SeV)、水疱性口炎病毒(VSV)和西尼罗河病毒(WNV)的易感性增加[[17], [18], [19], [20]]。尽管RNA病毒的遗传物质是RNA,无法被cGAS直接识别,但cGAS-STING通路仍可通过不同于DNA病毒识别的机制被激活。除了病毒DNA外,cGAS还能感知释放到细胞质中的宿主DNA,这表明RNA病毒可能通过诱导宿主DNA泄漏间接激活cGAS-STING通路[7,[19], [20], [21], [22]]。这种机制在甲型流感病毒、麻疹病毒和诺如病毒的感染中也有观察到,病毒感染会引发细胞质中宿主DNA的释放,从而导致cGAS的识别和STING通路的激活[7,19,22]。然而,不同RNA病毒诱导宿主DNA释放的具体机制尚不清楚,目前尚未在硬骨鱼类中进行相关研究。
Micropterus salmoides杆状病毒(MSRV)是一种属于Rhabdoviridae科的单链负义RNA病毒,主要感染大型口黑鲈(Micropterus salmoides)的幼鱼,导致大量死亡,并对其水产养殖业构成日益严重的威胁,因为其感染范围持续扩大[[23], [24], [25]]。然而,MSRV与其宿主之间的相互作用机制仍不完全清楚,这阻碍了病毒预防和控制技术的发展。我们的最新研究发现,MSRV感染会上调大型口黑鲈中cgas和sting基因的表达[23]。在本研究中,我们证实MSRV感染和MSRV-G转染都能激活cGAS-STING通路。此外,位于线粒体膜上的VDAC1/2可能在MSRV-G蛋白激活cGAS-STING通路中起关键作用。我们还发现,由MSRV-G激活的cGAS-STING通路对MSRV感染具有早期抗病毒效果。这些发现揭示了RNA病毒MSRV诱导cGAS-STING通路激活的潜在新机制,扩展了我们对硬骨鱼类中cGAS-STING通路识别RNA病毒机制的理解,并为MSRV的预防和控制提供了新的靶点和见解。