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科学。作者手稿;2013年12月15日在PMC上市。
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预防性维修识别码:项目经理3863629
NIHMSID公司:美国国立卫生研究院535349
PMID:23258413

环GMP-AMP合成酶是一种激活I型干扰素途径的细胞溶质DNA传感器

孙丽君,1,2,* 吴嘉熙,1,* 丰河渡,1,2 向晨,1,2志坚J.Chen1,2,

关联数据

补充资料

摘要

哺乳动物细胞细胞质中DNA的存在是一个危险信号,它会触发宿主的免疫反应,例如产生I型干扰素(IFN)。细胞质DNA通过产生cyclic-GMP-AMP(cGAMP)诱导干扰素,后者结合并激活衔接蛋白STING。通过生物化学分级和定量质谱,我们鉴定了一种cGAMP合成酶(cGAS),它属于核苷酸转移酶家族。cGAS的过度表达激活转录因子IRF3并以STING依赖的方式诱导IFNβ。cGAS基因敲除通过DNA转染或DNA病毒感染抑制IRF3激活和IFNβ诱导。cGAS与细胞质中的DNA结合并催化cGAMP合成。这些结果表明,cGAS是一种细胞溶质DNA传感器,通过产生第二信使cGAMP诱导干扰素。

早在DNA被证明是一种遗传物质之前,人们就知道它能刺激免疫反应,但DNA作为免疫刺激物发挥作用的机制尚不清楚(1). 虽然DNA可以通过与内体中的Toll样受体9(TLR9)结合来刺激树突状细胞中I型干扰素的产生,但胞浆中的DNA如何诱导IFN尚不清楚。特别是,在干扰素途径中检测细胞溶质DNA的传感器仍然难以捉摸(2). 虽然一些蛋白质,包括DAI、RNA聚合酶III、IFI16、DDX41和其他几种DNA解旋酶,被认为是诱导IFN的潜在DNA传感器,但没有一种被普遍接受().

环状GMP-AMP合成酶(cGAS)的纯化和鉴定

我们发现,将DNA传递到哺乳动物细胞或细胞溶质提取物会触发循环GMP-AMP(cGAMP)的产生,其结合并激活STING,从而激活IRF3并诱导IFNβ(4). 为了鉴定cGAMP合成酶(cGAS),我们分离了小鼠纤维肉瘤细胞系L929的细胞溶质提取物(S100),其中含有cGAMP合成活性。通过在鲱鱼睾丸DNA(HT-DNA)存在下用ATP和GTP孵育柱部分来检测该活性。用苯甲酸酶消化DNA并在95°C下加热使蛋白质变性后,将含有cGAMP的耐热上清液与穿孔菌素O(PFO)渗透的Raw264.7细胞(转化的小鼠巨噬细胞)孵育。用天然凝胶电泳分析这些细胞中cGAMP诱导的IRF3二聚体(4). 使用这种方法,我们进行了三种独立的纯化路线,每种路线包括四个色谱步骤,但使用的色谱柱或色谱柱顺序不同(图S1A). 特别是,第三种方法包括使用生物素化DNA寡核苷酸(一种称为免疫刺激DNA或ISD的45-bp DNA)的亲和纯化步骤。我们估计,我们实现了8000-15000倍的纯化,并从这些分离路线中回收了2-5%的活性。然而,在这些纯化路线的最后一步中,组分的银染并未显示出与cGAS活性共同纯化的清晰蛋白带,这表明L929细胞溶质提取物中推测的cGAS蛋白丰度可能很低。

我们开发了定量质谱分析策略,以确定在每个纯化路线的最后一步与cGAS活性共同纯化的蛋白质列表。我们推断,假定的cGAS蛋白必须在所有三条纯化路线中与其活性共同纯化,而大多数“污染”蛋白则不会。因此,从每个纯化路线的最后一步中,我们选择了含有大部分cGAS活性的组分(峰值组分)和含有极弱或无活性的相邻组分(图S1B). 各组分中的蛋白质通过SDS-PAGE分离,并通过纳米液相色谱-质谱(nano-LC-MS)进行鉴定。使用MaxQuant软件通过无标签定量分析数据(5),与cGAS活性共同纯化的蛋白质如补充表1所示,并在维恩图中说明(图S1C). 值得注意的是,尽管许多蛋白质在一条或两条纯化路线中与cGAS活性共同纯化,但在所有三条路线中只有三种蛋白质共同纯化。这三种蛋白均为假定的非特征化蛋白:E330016A19(登录号:核电厂_775562),具有含蛋白2的双PH结构域的Arf-GAP(NP_742145号)和信号识别颗粒9kDa蛋白(NP_036188号). 其中,E330016A19中鉴定出24种以上的独特肽,占该蛋白质507个氨基酸的41%(图S2A).

生物信息学分析引起了我们对E330016A19的关注,它与寡腺苷酸合成酶(OAS1)的催化结构域具有结构和序列同源性(图1A). 特别是,E330016A19包含一个保守的G[G/S]x9–13[E/D]h[E/D]h图案,其中x9–13表示由任何氨基酸组成的9–13个侧翼残基,h表示疏水性氨基酸。这个基序在核苷酸转移酶(NTase)家族中发现(6). 除OAS1外,该家族还包括腺苷酸环化酶、聚[A]聚合酶和DNA聚合酶。E330016A19的C末端包含一个男性异常21(Mab21)结构域,该结构域首次在秀丽线虫蛋白Mab21(7). 序列比对显示,从斑马鱼到人类,C末端NTase和Mab21结构域高度保守(图S2B和S2C),而N末端序列则不太保守(8). 有趣的是,E330016A19、C6orf150的人类同源物(也称为MB21D1)最近被鉴定为干扰素刺激基因(ISG)筛选中的几个阳性结果之一,这些基因的过度表达抑制了病毒复制(9). 为了清楚起见,并根据本文提供的证据,我们建议将小鼠蛋白E330016A19命名为m-cGAS,将人类同源物C6orf150命名为h-cGAS。定量RT-PCR显示,m-cGAS在永生化MEF细胞中的表达较低,但在L929、Raw264.7和骨髓源性巨噬细胞(BMDM)中的表达较高(图1B). 同样,h-cGAS RNA在HEK293T细胞中的表达很低,但在人单核细胞系THP1中的表达较高(图1C). 免疫印迹进一步证实h-cGAS蛋白在THP1细胞中表达,但在HEK293T细胞中不表达(图1D; 目前还没有小鼠cGAS抗体。)。因此,不同细胞系中m-cGAS和h-cGAS的表达水平与这些细胞产生cGAMP和诱导IFNβ对胞浆DNA的反应能力相关(4,10).

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cGAMP合成酶(cGAS)的鉴定

(A类)使用PROMALS3D程序对小鼠cGAS、人类cGAS和人类OAS1的假定核苷酸转移酶(NTase)域进行多序列和结构比对。NTase超家族的保守活性位点残基以黑色突出显示,相同氨基酸以红色突出显示,保守氨基酸以黄色突出显示。预测的二级结构在线形上方显示为α螺旋(H)和β链(E)。(B和C)不同小鼠cGAS RNA水平的定量RT-PCR分析(B)和人类(C类)细胞系。MEF(imt):不朽的MEF;原料:Raw264.7;SDM:脾源性巨噬细胞;BMDM:骨髓源性巨噬细胞。本次和所有其他q-RT-PCR分析中的误差条代表平均值的标准误差(n=3)。(D类)用所示抗体对HEK293T和THP1细胞中的内源性人类蛋白进行免疫印迹。

cGAS催化触发I型干扰素的产生

m-cGAS在HEK293T中过度表达,缺乏STING表达(图1D),没有诱导IFNβ,而HEK293T细胞中STING的稳定表达使这些细胞在m-cGAS诱导IFNβ中具有高度的能力(图2A). 重要的是,假定的催化残基G198和S199对丙氨酸的点突变破坏了m-cGAS诱导IFNβ的能力。这些突变,以及其他推测的催化残基E211和D213突变为丙氨酸,也削弱了m-cGAS在HEK293T-STING细胞中诱导IRF3二聚体的能力(图2B). c-GAS诱导的干扰素β的量与MAVS(一种作用于RNA传感器RIG-I下游的衔接蛋白)诱导的量相当,并且比其他假定的DNA传感器诱导的量高几个数量级,包括DAI、IFI16和DDX41(图2C). 为了确定cGAS和其他推测的DNA传感器的过度表达是否导致细胞中产生cGAMP,将热处理细胞提取物的上清液与PFO-渗透的Raw264.7细胞培养,然后测量IRF3二聚体(图2D,底部)。在HEK293T-STING细胞中表达的所有蛋白中,只有cGAS能够在细胞中产生cGAMP活性。

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cGAS激活IRF3并诱导IFNβ

(A类)将编码标记小鼠cGAS(m-cGAS)及其活性位点突变体G198A/S199A(GS>AA)和MAVS的表达质粒(100和500 ng)转染到HEK293T细胞或稳定表达STING的同一细胞系(HEK293 T-STING)。转染24小时后,用q-RT-PCR检测IFNβRNA。(B)与(A)类似,只是通过天然凝胶电泳分析细胞裂解物的IRF3二聚体(顶部)。用Flag抗体免疫印迹法监测转染基因的表达水平(底部)。h-cGAS:人体cGAS;小鼠cGAS中的ED>AA:E211A/D213A。(C类)将所示蛋白的表达载体转染到HEK293T-STING细胞中,然后通过q-RT-PCR测量IFNβ。(D类)在SDS-PAGE和天然PAGE后,分别用Flag和IRF3抗体对(C)中显示的细胞裂解物进行免疫印迹(顶部两个面板)。对等分的细胞提取物进行cGAMP活性检测,这是通过检测IRF3二聚化在输送到渗透性Raw264.7细胞(底部)后进行测量的。(E类)人和小鼠cGAS在HEK293T细胞中表达,并使用Flag抗体纯化亲和力。在存在或不存在HT-DNA的情况下,将蛋白质与ATP和GTP孵育,并通过cGAMP在Raw264.7细胞中诱导IRF3二聚体的能力来评估cGAMP的合成。

为了测试cGAS能否在体外合成cGAMP,我们从转染的HEK293T细胞中纯化了野生型(WT)和突变型Flag-cGAS蛋白。WT m-cGAS和h-cGAS,但不是cGAS的催化失活突变体,能够产生cGAMP活性,从而刺激渗透性Raw264.7细胞中的IRF3二聚体(图S3A). 重要的是,m-cGAS和h-cGAS的体外活性取决于HT-DNA的存在(图2E). 为了测试DNA是否增强cGAS对细胞中IFNβ的诱导作用,将不同数量的cGAS表达质粒转染到HEK293T-STING细胞中,是否含有HT-DNA(图S3B). HT-DNA通过低剂量(10和50 ng)而非高剂量(200 ng)cGAS质粒显著增强IFNβ诱导。转染的cGAS质粒DNA可能激活细胞中的cGAS-蛋白,导致IFNβ诱导。与cGAS相比,即使HT-DNA联合转染,IFI16和DDX41也不会诱导IFNβ。

通过DNA转染和DNA病毒感染诱导干扰素β需要cGAS

我们使用两对不同的siRNA来敲除L929细胞中的m-cGAS,发现两种siRNA寡聚物都显著抑制HT-DNA诱导的IFNβ,并且抑制程度与敲除m-cGAS RNA的效率相关(图S4A). 我们还建立了两个稳定表达shRNA序列的L929细胞系,靶向m-cGAS的不同区域(图S4B). 与表达对照shRNA(GFP;图3A). 重要的是,L929-sh-cGAS细胞中cGAS的表达恢复了干扰素β的诱导(图3B). STING或MAVS在L929-sh-cGAS细胞中的表达(图3B)或向这些细胞输送cGAMP(图3C)也诱导了IFNβ。相反,cGAS的表达或cGAMP的递送未能在L929-shSTING细胞中诱导IFNβ,而STING或MAVS的表达则恢复了这些细胞中IFNβ的诱导(图3B和3C). 定量RT-PCR分析证实了在稳定表达相应shRNAs的L929细胞系中敲除cGAS和STING的特异性和效率(图S4C). 这些结果表明,cGAS在STING上游发挥作用,是细胞溶质DNA诱导IFNβ所必需的。

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cGAS对于通过DNA转染和DNA病毒感染激活IRF3和诱导IFNβ至关重要

(A类)将稳定表达靶向GFP(对照)或m-cGAS两个不同区域shRNA的L929细胞株用HT-DNA转染指定时间,然后用q-RT-PCR检测IFNβRNA。请参见图S4BRNAi效率。(B)将稳定表达抗GFP、cGAS或STING shRNA的L929细胞转染pcDNA3(载体)或驱动指示蛋白表达的相同载体。转染24小时后,用q-RT-PCR检测IFNβRNA。看见图S4CRNAi效率。(C类)如图所示,将cGAMP(100 nM)输送至洋地黄素透性化L929/shRNA细胞。在cGAMP给药后的指定时间,用q-RT-PCR测定干扰素βRNA。(D类E类)将所示L929-shRNA细胞感染HSV1(ΔICP34.5)或仙台病毒(SeV)达所示时间,然后测量IRF3二聚体。(F类)用HT-DNA转染L929/shRNA细胞或感染HSV1 6小时,然后测量IRF3二聚体(上图)。这些细胞的提取物被用于制备耐热上清液,这些上清液被输送到渗透性Raw264.7细胞,以刺激IRF3二聚化(底部)。(G公司)使用C18柱通过HPLC对(F)中的耐热上清液进行分级,并使用SRM通过质谱测定cGAMP的丰度。

单纯疱疹病毒1型(HSV-1)是一种DNA病毒,已知可通过激活STING和IRF3诱导IFN(). 重要的是,L929细胞中抗m-cGAS而非GFP的shRNA强烈抑制HSV-1感染诱导的IRF3二聚体(图3D). 相反,cGAS的敲除并不影响仙台病毒(一种RNA病毒)对IRF3的激活(图3E). 为了确定细胞中产生cGAMP是否需要cGAS,我们将HT-DNA转染到L929-shGFP和L929-sh cGAS中,或用HSV-1感染这些细胞,然后制备含有cGAMP的耐热组分,随后将其输送到渗透性Raw264.7细胞中,以测量IRF3的活化。cGAS的敲除在很大程度上消除了DNA转染或HSV-1感染产生的cGAMP活性(图3F,底部)。使用选择性反应监测(SRM)的定量质谱显示,DNA转染或HSV-1感染诱导的cGAMP丰度在cGAS缺失的L929细胞中显著降低(图3G). 综上所述,这些结果表明cGAS对于产生cGAMP和激活IRF3以应对DNA转染或HSV-1感染至关重要。

为了确定cGAS在人类细胞的DNA传感途径中是否重要,我们建立了稳定表达靶向h-cGAS的shRNA的THP1细胞系(图S4D). h-cGAS的敲除强烈抑制了HT-DNA转染或痘苗病毒(另一种DNA病毒,但不是仙台病毒)感染IFNβ的诱导(图S4D). h-cGAS的敲除也抑制了由HSV-1感染在THP1细胞中诱导的IRF3二聚化(图S4E). 这一结果在另一个表达靶向h-cGAS不同区域的shRNA的THP1细胞系中得到进一步证实(图S4F). 多个cGAS shRNA序列在抑制小鼠和人类细胞系中DNA诱导的IRF3激活和IFNβ诱导方面的强大和特异性作用表明cGAS在STING依赖的DNA传感途径中起着关键作用。

重组cGAS蛋白以依赖DNA的方式催化ATP和GTP合成cGAMP

为了测试cGAS是否足以催化cGAMP合成,我们在HEK293T细胞中表达了标记的h-cGAS,并将其纯化到明显的均一性(图4A). 在HT-DNA存在的情况下,纯化的c-GAS蛋白催化cGAMP活性的产生,从而刺激透化Raw264.7细胞中的IRF3二聚化(图4B). DNase-I治疗消除了这种活性。cGAS活性也受到其他DNA的刺激,包括poly(dA:dT)、poly(dG:dC)和ISD,但不受RNA poly(I:C)的刺激。cGAS合成cGAMP需要ATP和GTP,但不需要CTP或UTP(图4C). 这些结果表明,纯化cGAS蛋白的环化酶活性受DNA而非RNA的刺激。

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纯化cGAS依赖DNA合成cGAMP

(A类)从HEK293T细胞表达和纯化的Flag-h-cGAS的银染。(B)如(A)所示,在存在不同形式核酸的情况下,用ATP和GTP培养纯化的Flag-h-cGAS。cGAMP的生成通过其在Raw264.7细胞中诱导IRF3二聚体的能力进行评估。(C类)与(B)类似,但反应包含HT-DNA和NTP的不同组合,如图所示。(D类)与(B)类似,除了WT和突变cGAS蛋白是从大肠杆菌并对其在指定浓度下的活性进行分析。(E类)净化的m-cGAS来自大肠杆菌与ATP、GTP和DNA孵育0或60 min,通过IRF3二聚化分析(顶部)和SRM质谱(底部)分析cGAMP的产生。

我们还表达了m-cGAS大肠杆菌作为SUMO融合蛋白。纯化后,Sumo-m-cGAS以依赖于DNA的方式产生cGAMP活性(图S5、A和C). 然而,在SUMO标签被SUMO蛋白酶去除后,m-cGAS蛋白以不依赖于DNA的方式催化cGAMP合成(图S5、B和C). 这种DNA依赖性丧失的原因尚不清楚,但可能是由于相扑去除后的一些构象变化。滴定实验表明,少于1 nM的重组cGAS蛋白导致了可检测到的IRF3二聚体,而cGAS的催化失活突变体即使在高浓度下也无法激活IRF3(图4D). 为了正式证明cGAS催化cGAMP的合成,使用SRM通过纳米LC-MS分析反应产物。cGAMP在含有纯化cGAS、ATP和GTP的60分钟反应中检测到(图4E). 利用碰撞诱导解离(CID)进行离子裂解,进一步证实了cGAMP的身份。由纯化cGAS合成的cGAMP的裂解模式显示产物离子的m/z值与化学合成cGAMP相匹配(图S5D). 总之,这些结果表明纯化的cGAS催化ATP和GTP合成cGAMP。

cGAS与DNA结合

DNA对cGAS活性的刺激表明cGAS是一种DNA传感器(图4B). 事实上,GST-m-cGAS和GST-h-cGAS,但不是GST-RIG-I N末端[RIG-I(N)],都是通过生物素化的ISD沉淀的(图5A). 相反,生物素化RNA不结合cGAS(图5B). 缺失分析表明,含有残基1–212而非C末端片段213–522的h-cGAS N末端片段与ISD结合(图5C). 含有161–522残基的较长C末端片段确实与ISD结合,这表明序列161–212可能对DNA结合很重要。然而,h-cGAS中161–212残基的缺失并没有显著损害ISD结合,这表明cGAS在N端含有另一个DNA结合域。事实上,含有1–160残基的N末端片段也与ISD结合(图5C). 因此,cGAS可能在N末端包含两个单独的DNA结合域。然而,我们试图在大肠杆菌或者HEK293T细胞尚未成功,所以目前我们不知道这个序列是否足以结合DNA。然而,很明显,含有残基1–212的h-cGAS的N末端对于结合DNA来说既是必要的也是充分的。

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cGAS是一种DNA结合蛋白

(A类)显示的GST融合蛋白表达并纯化自大肠杆菌然后在ISD或生物素ISD存在下与链霉亲和素珠培养。结合蛋白用SDS样品缓冲液洗脱,并用GST抗体进行免疫印迹检测。(B)从HEK293T细胞中表达并纯化Flag-h-cGAS,然后用链霉亲和素珠培养,如(A)所述,但Flag抗体用于免疫印迹,生物素RNA也用于与cGAS结合。(C类)在HEK293T细胞中表达标记的全长或截短人cGAS蛋白,并纯化亲和力。如(B)所述,对其结合生物素ISD的能力进行了分析。右图:将编码h-cGAS全长和缺失突变体的表达质粒转染到HEK293T-STING细胞,然后通过q-RT-PCR测量IFNβRNA。

在HEK293T-STING细胞中过度表达h-cGAS的不同缺失突变体,以确定其激活IRF3并诱导IFNβ和细胞因子肿瘤坏死因子α(TNFα)的能力(图5C图S6A). 蛋白质片段1–382缺乏C末端140残基,包括大部分Mab21结构域,未能诱导IFNβ(图5C,右)或TNFα或激活IRF3(图S6A),表明完整的Mab21结构域对cGAS功能很重要。正如预期的那样,N末端212残基(片段213–522)的缺失,包括NTase结构域的一部分,消除了cGAS活性(图5C图S6A). 催化残基之前NTase折叠的第一螺旋内仅四个氨基酸(KLKL,Δ171-174)的内部缺失也破坏了cGAS活性(图S6A). 有趣的是,N末端160残基的缺失并不影响cGAS对IRF3的激活或细胞因子的诱导(图5C图S6A). 体外实验表明,该蛋白片段(161–522)仍以依赖DNA的方式激活IRF3通路(图S6B). 因此,h-cGAS的N端160个氨基酸,其一级序列在进化上不是高度保守的,对于cGAS结合DNA和催化似乎在很大程度上是不必要的。相反,NTase和Mab21结构域对cGAS活性很重要。

cGAS主要定位于细胞溶质

为了确定cGAS是否是细胞溶质DNA传感器,我们从THP1细胞制备了细胞溶质和细胞核提取物,并通过免疫印迹分析内源性h-cGAS的定位。在胞质提取物中检测到h-cGAS,但在细胞核提取物中几乎检测不到(图6A). 进一步对THP1提取物进行差速离心,以将亚细胞细胞器彼此分离并与胞质溶胶分离(图6B). 在S100和P100(100000×g离心后的颗粒)中检测到类似数量的h-cGAS,表明该蛋白可溶于细胞质,但该蛋白的很大一部分与光小泡或细胞器有关。P5中未检测到cGAS蛋白,P5中含有线粒体和内质网,VDAC和STING的存在分别证明了这一点。在P20中也未检测到cGAS,P20主要含有ER和重泡(图6B).

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cGAS与细胞质中的DNA结合

(A类)从THP-1细胞制备细胞核和细胞质部分,并用所示抗体进行免疫印迹分析。(B)将THP-1细胞在低渗缓冲液中匀浆,并进行差速离心。用所示抗体对不同离心速度的颗粒(例如P100:100000×g后的颗粒)和S100进行免疫印迹。(C类)用Cy3-ISD(红色)转染稳定表达Flag-cGAS(绿色)的L929细胞。在转染后的不同时间点,细胞被固定,用Flag抗体或DAPI染色,并用共焦荧光显微镜成像。插入:合并图像中轮廓区域的放大。这些图像代表每个时间点至少10个细胞(代表>50%的受检细胞)。

我们还使用稳定表达Flag-m-cGAS的L929细胞通过共焦免疫荧光显微镜检查了cGAS的定位(图6C). cGAS蛋白分布在细胞质中,但也可以在核或核周区域观察到。有趣的是,用Cy3标记的ISD转染细胞2或4小时后,观察到点状cGAS,它们与DNA荧光重叠。在50%以上的观察细胞中观察到cGAS和Cy3-ISD的这种共定位和明显聚集。这些结果,再加上cGAS与DNA直接结合的生化证据,表明cGAS在细胞质中与DNA结合。

讨论

在本报告中,我们开发了一种策略,将定量质谱与传统蛋白质纯化相结合,以识别从粗细胞提取物中部分纯化的生物活性蛋白质。这种策略通常适用于由于丰度很低、活性不稳定或起始材料稀少而难以纯化到同质性的蛋白质。作为原理证明,我们使用此策略将小鼠蛋白E330016A19鉴定为合成cGAMP的酶。这一发现导致了cGAS的一个大家族的鉴定,该家族从鱼类到人类都是保守的,正式证明脊椎动物含有进化上保守的酶,可以合成环状二核苷酸,而这种二核苷酸以前只存在于细菌、古生菌和原生动物中(1113). 霍乱弧菌可以通过其环化酶DncV(VC0179)合成cGAMP,该酶包含NTase结构域,但与哺乳动物cGAS缺乏显著的一级序列同源性(12).

我们的结果不仅证明了cGAS是一种触发I型干扰素途径的细胞溶质DNA传感器,还揭示了一种新的免疫信号机制,其中cGAS产生第二信使cGAMP,该信使与STING结合并激活STING(4)从而触发I型干扰素的产生。STING是首先进化来检测细菌中的环状二核苷酸,还是作为细胞溶质DNA反应机制的宿主内源性cGAMP,尚待确定。cGAS作为细胞溶质DNA传感器的部署大大扩展了宿主免疫系统检测到的微生物的储备。原则上,所有携带DNA进入宿主细胞质的微生物,如DNA病毒、细菌、寄生虫(如疟疾)和逆转录病毒(如HIV),都可能触发cGAS-STING途径(14,15). cGAS酶促合成cGAMP为强大而敏感的免疫反应提供了信号放大机制。然而,cGAS对宿主细胞质中自身DNA的检测也可能导致自身免疫性疾病,如系统性红斑狼疮、舍格伦综合征和艾卡迪·古提埃综合征(1618).

据报道,其他几种DNA传感器,如DAI、IFI16和DDX41,可以诱导I型干扰素(1921). DAI、IFI16或DDX41的过度表达不会导致cGAMP的产生。我们还发现,siRNA敲低DDX41和p204(IFI16的小鼠同源物)并不能抑制HT-DNA转染L929细胞中cGAMP活性的产生(图S7). 然而,不同的细胞类型中可能存在不同的DNA传感器。与其他假定的DNA传感器和大多数模式识别受体(如TLR)不同,cGAS是一种环化酶,可能更容易被小分子化合物抑制。这些抑制剂可能被开发成治疗人类自身免疫性疾病的药物。

补充材料

补充

单击此处查看。(160万,pdf)

致谢

我们感谢W.Li对生物信息学分析的有益讨论。本文中提供的数据在主论文和补充材料。人类和小鼠cGAS序列的GenBank登录号为KC294566和KC294567。这项工作得到了NIH(AI-093967)的资助。Z.J.C是霍华德·休斯医学研究所的研究员。

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