RIG-I樣受體信號通路及其調(diào)控研究綜述

丁汝璇

【摘要】 RIG-I樣受體（維甲酸誘導(dǎo)基因I）是細(xì)胞質(zhì)中的一類RNA解旋酶，屬于固有免疫的模式識別受體，其可以結(jié)合病原相關(guān)分子式及RNA配體識別非自身的病毒RNA，激活RIG-I信號通路，促進(jìn)細(xì)胞因子產(chǎn)生，發(fā)揮抗病毒效應(yīng)。本研究綜述RIG-I樣受體的多種信號通路和調(diào)控機制，為病毒感染的控制和免疫調(diào)節(jié)治療提供新的思路和方向。

【關(guān)鍵詞】 RIG-I樣受體; 信號通路; 調(diào)控機制; 病毒感染; 免疫反應(yīng)

doi：10.14033/j.cnki.cfmr.2019.14.086 文獻(xiàn)標(biāo)識碼 A 文章編號 1674-6805（2019）14-0-03

A Review of RIG-I Like Receptor Signaling Pathway and Its Regulation/DING Ruxuan.//Chinese and Foreign Medical Research，2019，17（14）：-186

【Abstract】 RIG-I like receptor（retinoic acid-induced gene I） is a kind of RNA helicase in cytoplasm，which belongs to the pattern recognition receptor of innate immunity，which can bind the pathogenic correlation molecular formula and RNA ligand to identify non-own viral RNA，activate the RIG-I signaling pathway，promote the production of cytokines and exert the antiviral effect.This study reviews the various signaling pathways and regulatory mechanisms of RIG-I like receptors，providing new ideas and directions for the control of viral infection and immunomodulatory therapy.

【Key words】 RIG-I like receptors; Signal transduction pathway; Regulation mechanism; Viral infection; Immune response

First-authors address：Hunan Normal University School of Medicine，Changsha 410000，China

天然免疫模式識別理論最早于20世紀(jì)80年代末被提出，該理論指出：高等生物能通過體內(nèi)的模式識別受體（PRRs），識別出病原微生物的保守分子式[1-2]。機體內(nèi)的PRRs主要可以分成Toll樣受體家族、RIG-I樣受體家族、NOD樣受體家族和C型外源凝集素受體這四大類[3]。其中Toll樣受體家族和RIG-I樣受體家族是目前臨床上研究較多的模式識別受體，前者主要負(fù)責(zé)識別細(xì)胞外PAMP（疾病相關(guān)分子模式）和內(nèi)涵體內(nèi)的PAMP，而后者則主要識別細(xì)胞質(zhì)中病毒復(fù)制過程中產(chǎn)生的雙鏈RNA，而且其在各種病毒感染的細(xì)胞中均有表達(dá)，故而許多學(xué)者認(rèn)為RIG-I樣受體可能在抗病毒先天性免疫中發(fā)揮著重要作用[4-5]。牟娜等[6]曾研究慢性乙肝患者外周血中的模式識別受體TLR3、RIG-I、MDA5的表達(dá)水平，發(fā)現(xiàn)患者的TLR3、RIG-I、MDA5表達(dá)水平均有明顯的下降，這可能與HBV感染的慢性狀態(tài)有關(guān)。本研究對RIG-I樣受體的信號通路、調(diào)控機制進(jìn)行

綜述。

1 RIG-I樣受體介導(dǎo)的抗病毒天然免疫信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

目前的研究發(fā)現(xiàn)，RIG-I樣受體家族的成員主要包括三個：RIG-I、MDA5、LGP2，其中RIG-I最早于1997年被我國上海瑞金醫(yī)院血液病研究中心從人急性早幼粒白血病NB4細(xì)胞株中分離出來，是視黃酸處理刺激產(chǎn)生的最多的一個基因，由此而命名，其參與機體的先天性免疫反應(yīng)[7]。RIG-I是細(xì)胞質(zhì)內(nèi)蛋白，N端為兩個串聯(lián)的半胱天冬酶活化募集結(jié)構(gòu)域（CARD），中間部分則RNA解旋酶結(jié)構(gòu)域，包含與ATP結(jié)合的關(guān)鍵位點;C端則為與RNA結(jié)合的結(jié)構(gòu)域及抑制結(jié)構(gòu)域，而RIG-I中具有RNA識別、信號抑制作用的區(qū)域被稱為C末端結(jié)構(gòu)域。RIG-I、MDA5、LGP2均具有包含特殊DEX/DH框RNA解旋酶結(jié)構(gòu)域，能與RNA結(jié)合，并且具有ATP酶的作用，促使RNA構(gòu)想改變并激活下游信號的轉(zhuǎn)導(dǎo)[8]。

1.1 識別病毒核酸成分

RIG-I樣受體能識別病毒核酸成分，此類RIG-I樣受體都定位在細(xì)胞內(nèi)膜結(jié)構(gòu)上，機體在病毒感染后，病毒侵入到細(xì)胞后，在內(nèi)涵提酸性環(huán)境中釋放核酸物質(zhì)，進(jìn)而被RIG-I樣受體所識別，主要包括TLR3、TLR7/TLR8、TLR9。RIG-I樣受體在細(xì)胞內(nèi)的定位避免細(xì)胞外自身核酸物質(zhì)做出免疫反應(yīng)。

1.2 識別病毒非核酸成分

識別病毒非核酸成分的RIG-I樣受體往往指是定位在細(xì)胞膜上的受體，如：TLR2、TLR4，其能識別病毒的包被蛋白。以TLR2為例：識別病毒組分蛋白激活，如measles病毒的hemagglutini蛋白，而人體的CMV病毒等能誘導(dǎo)這些細(xì)胞因子產(chǎn)生，加上TLR2能介導(dǎo)1型干擾素產(chǎn)生，在非活化的牛痘病毒的刺激下，炎性細(xì)胞通過TLR2誘導(dǎo)大量1型干擾素產(chǎn)生，巨噬細(xì)胞中的TLR2則誘導(dǎo)炎性細(xì)胞產(chǎn)生。所以說，TLR2產(chǎn)生的1型干擾素并不依賴于病毒核酸物質(zhì)。

1.3 介導(dǎo)抗病毒細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)

在RIG-I樣受體的抗病毒信號通路中，大部分是因為RIG-I樣受體能識別病毒成分，并誘導(dǎo)1型干擾素產(chǎn)生，依賴其蛋白結(jié)構(gòu)將病毒信號傳遞下去[9]。RIG-I樣受體有三個結(jié)構(gòu)域：重復(fù)結(jié)構(gòu)域（負(fù)責(zé)識別出PAMPs）、跨膜結(jié)構(gòu)域和將活化信號傳導(dǎo)下去的TIR受體結(jié)構(gòu)域，TIR受體結(jié)構(gòu)域能招募含有TIR結(jié)構(gòu)域的接頭蛋白，如TRIF、MyD88就是常見的接頭蛋白。例如：TLR4通過MyD88介導(dǎo)NF-κB通路活化。當(dāng)病毒入侵宿主細(xì)胞后，分別被RIG-I和MDA5識別，隨后即通過定位在線粒體上的一個重要接頭蛋白MAVS（線粒體抗病毒信號蛋白）激活下游通道，使得IRF3發(fā)生磷酸化、活化。在誘導(dǎo)1型干擾素的通路中：MAVS活化后激活下游的TRAF3、TBK1、IKK-i，進(jìn)而磷酸化活化IRF3。TRAF3、TBK1、IKK-i均是TLR通路激活1型干擾素產(chǎn)生的共用分子。MAVS招募TRAF3，并發(fā)生K63位連接泛素化，進(jìn)而招募激活激酶TBK1和IKK-i對IRF3/IRF7進(jìn)行磷酸化活化修飾，活化后轉(zhuǎn)移到細(xì)胞核，啟動1型干擾素。因此TRAF3具有促進(jìn)1型干擾素通路活化的作用，當(dāng)宿主體內(nèi)的TRAF3細(xì)胞嚴(yán)重缺乏時，將會直接影響到對1型干擾素的激活。TRIM25是另一個調(diào)控RLRs通路的分子，其主要增強了RIG-I與MAVS的結(jié)合，進(jìn)而促進(jìn)RIG-I抗病毒信號通路的激活。王國慶等[10]為研究RIG-I是否具有抑制口蹄疫病毒復(fù)制的作用，從豬的PK15細(xì)胞中提取RNA進(jìn)行檢驗研究，發(fā)現(xiàn)口蹄疫病毒感染會誘導(dǎo)細(xì)胞內(nèi)RIG-I轉(zhuǎn)錄升高，且RIG-I能抑制口蹄疫病毒的復(fù)制，下調(diào)RIG-I有助于抑制口蹄疫病毒的復(fù)制，說明RIG-I在口蹄疫病毒感染中發(fā)揮著重要作用。

當(dāng)機體受到病毒的入侵，病毒的結(jié)構(gòu)蛋白成分被細(xì)胞膜上的RIG-I受體識別，而侵入到細(xì)胞后的病毒釋放核酸物質(zhì)，又被細(xì)胞膜內(nèi)的RIG-I受體識別，激活免疫信號通路;而病毒內(nèi)化中，細(xì)胞質(zhì)中的病毒核酸物質(zhì)被TLR受體等識別，誘導(dǎo)激活抗病毒信號通路，由此各個信號通路相輔相成，構(gòu)成了抗病毒的天然免疫信號網(wǎng)絡(luò)。

2 RIG-I樣受體信號通路的泛素化修飾

泛素是76個氨基酸長度的蛋白質(zhì)，其通過三步酶促聯(lián)反應(yīng)共價修飾到底物上[11]。在RIG-I樣受體信號通路中，其泛素化修飾主要表現(xiàn)為：RIG-I樣受體被E3泛素化酶調(diào)節(jié)，其中TRIM25是泛素連接酶，可以與RIG-I樣受體結(jié)合。TRIM25與RIG-I第一個CARD相互作用，催化第二個CARD172賴氨酸位點，發(fā)生K63位多聚泛素化修飾，招募MAVS，最后將激活信號傳遞給MAVS信號復(fù)合體。另外，E2泛素耦合酶UBC5則參與到RIG-I樣受體信號通路中，其可能參與MAVS下游的IKK-γ的K63泛素化，使IKK-γ招募TBK1及IRF/NF-κB的活化。

與此同時，RIG-I樣受體的信號通路也會被泛素化負(fù)調(diào)控。負(fù)調(diào)控的產(chǎn)生是為避免RIG-I信號通路的過度激活導(dǎo)致的機體損傷，宿主細(xì)胞催化信號通路的關(guān)鍵蛋白發(fā)生泛素化降解，從而控制下游的炎性細(xì)胞因子、干擾素產(chǎn)生[12-13]。例如：E3泛素連接酶RNF125催化RIG-I/MDA5通過蛋白酶體途徑降解，加上RNF125會被poly（I：C）誘導(dǎo)，從而形成負(fù)反饋環(huán)路。另外去泛素化酶在RIG-I信號通路中也起到顯著的負(fù)調(diào)控作用，如：DUBA與TRAF3相互作用，移除K63泛素鏈，從而使其食物與TBK1的相互作用，組織MAVS下游信號的轉(zhuǎn)導(dǎo);又如：CYLD直接作用于RIG-I，去除K63泛素化修飾，控制干擾素的產(chǎn)生。

3 RIG-I樣受體信號通路的蛋白質(zhì)修飾

3.1 磷酸化和去磷酸化

蛋白質(zhì)磷酸化過程中，各種激酶激活信號通路，所以說許多激酶在RIG-I抗病毒信號通路中作用顯著[14]。例如：CK1激酶經(jīng)磷酸化P65抑制RIG-I信號通路中INF-β的活化，信號傳遞過程即系列磷酸化級聯(lián)反應(yīng)過程;IKB-α、IRF-3的激活過程也即系列磷酸化級聯(lián)反應(yīng)。又如：IKK激酶復(fù)合物使IKB蛋白磷酸化，磷酸化后的IKB蛋白又被泛素連接酶識別，將其降解釋放NF-κB入核，啟動靶基因表達(dá)。蛋白質(zhì)分子可通過磷酸化、去磷酸化調(diào)控RIG-I信號通路。

3.2 小泛素相關(guān)修飾物（SUMO）化和去SUMO化

SUMO化與泛素化的途徑相似，但是泛素化會誘導(dǎo)底物蛋白質(zhì)降解，但是SUMO化不會，其能增強蛋白質(zhì)穩(wěn)定性，從而起到調(diào)節(jié)關(guān)鍵細(xì)胞作用，其往往需要通過活化酶E1、結(jié)合酶E2、連接酶E3來修飾靶蛋白。目前臨床上已發(fā)現(xiàn)有幾十種廣泛分布的SUMO化修飾靶蛋白，其使得SUMO分子自靶蛋白上解離，形成可逆的循環(huán)過程。

4 病毒對RIG-I樣受體介導(dǎo)信號轉(zhuǎn)導(dǎo)反應(yīng)

機體在病毒感染后往往會破壞RIG-I低信號通路傳導(dǎo)，從而達(dá)到逃避細(xì)胞免疫反應(yīng)的作用[15-16]。目前臨床上已有許多研究證實，有許多病毒蛋白能阻止RIG-I樣受體識別病毒RNA，靶向結(jié)合到RIG-I信號通路中的相關(guān)信號分子，從而達(dá)到調(diào)節(jié)或是阻止RIG-I信號通路的轉(zhuǎn)導(dǎo)作用[17-18]。例如：肝炎病毒，甲肝病毒屬于單股正鏈RNA病毒，其能使NEMO裂解，導(dǎo)致RIG-I信號通路的紊亂，從而逃逸細(xì)胞IFN反應(yīng)。王林棟[19]研究基于RIG-I的狂犬病病毒的免疫調(diào)節(jié)機制，人為狂犬病病毒科通過多種方式盡可能地逃逸宿主免疫反應(yīng)，如：N蛋白包裹病毒基因組，使得其不被RIG-I識別;P蛋白阻斷I型干擾素的產(chǎn)生;P蛋白拮抗ISG產(chǎn)生，多種方式組合構(gòu)成狂犬病病毒在宿主體內(nèi)的感染與免疫逃逸機制。

RIG-I樣受體的多種信號通路相輔相成，最終形成復(fù)雜的信號通路網(wǎng)絡(luò)，以達(dá)到減輕病毒感染危害的作用[20]。RIG-I樣受體在1型干擾素、促炎細(xì)胞因子產(chǎn)生等方面起到重要作用。RIG-I樣受體通過識別病毒，并通過多種信號通路和調(diào)控機制控制病毒感染反應(yīng);但是也有許多病毒通過調(diào)控RIG-I信號通路來逃避先天性免疫應(yīng)答反應(yīng)，這為臨床上病毒感染的控制治療提供新的思路和策略。

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（收稿日期：2018-12-13）