抗病毒先天免疫是機體抵御病原微生物入侵的第一道防線。一方面，先天免疫系統(tǒng)的及時激活和有效調(diào)控對機體抵抗病原侵襲至關重要；另一方面，先天免疫反應如果過度激活，則會導致自身炎癥反應和自身免疫病的發(fā)生，進而對機體造成嚴重損害。因此，先天免疫反應的精準調(diào)控具有十分重要的生理和病理意義。在信號轉(zhuǎn)導層面，TANK結(jié)合激酶1（TBK1）作為抗病毒先天免疫應答的核心激酶，其活化狀態(tài)受到宿主的精密控制。已有的研究表明，宿主代謝狀態(tài)對先天免疫具有深遠影響，然而，結(jié)構(gòu)性磷脂的生物合成途徑是否以及如何直接參與調(diào)控TBK1的活性，在很大程度上仍然是未知的。

近日，中國海洋大學艾慶輝教授和麥康森院士團隊在PNAS上在線發(fā)表了題為Phosphoethanolamine cytidylyltransferase 2 integrates DAG metabolism and TBK1 activation to regulate antiviral innate immunity 的研究論文。該工作揭示了磷脂酰乙醇胺合成通路中的關鍵限速酶PCYT2通過整合甘油二酯代謝與TBK1活化來負向調(diào)控抗病毒先天免疫反應的分子機制，并闡明這一調(diào)控軸在從硬骨魚到哺乳動物的進化過程中高度保守。

首先，研究人員通過轉(zhuǎn)錄組學分析發(fā)現(xiàn)，無論是RNA病毒VSV還是DNA病毒HSV-1感染，都會顯著下調(diào)PE合成關鍵基因Pcyt2的表達。脂質(zhì)組學分析進一步證實，病毒感染導致PCYT2底物二酰甘油的顯著積累，而產(chǎn)物PE水平下降。為明確PCYT2的功能，團隊利用CRISPR/Cas9技術構(gòu)建了PCYT2敲除細胞系，發(fā)現(xiàn)PCYT2缺失能夠顯著增強抗病毒先天免疫反應。相反，過表達PCYT2則抑制抗病毒應答。通過在TBK1敲除細胞中的回復實驗，研究者將PCYT2的調(diào)控靶點精準鎖定在TBK1及其下游信號通路。

接著，通過PCYT2酶活缺失突變體和小分子抑制劑系列實驗，證實PCYT2對抗病毒免疫的負調(diào)控功能依賴于其酶活性。進一步的代謝回補實驗揭示，PCYT2缺失導致的DAG積累，而非PE減少才是驅(qū)動抗病毒免疫增強的關鍵代謝信號。那么，積累的DAG是如何被解碼為免疫激活信號的？研究者通過系統(tǒng)篩選發(fā)現(xiàn)，DAG的經(jīng)典效應器蛋白激酶C家族成員PKCδ是連接代謝與TBK1活化的關鍵效應分子。外源添加DAG類似物足以模擬PCYT2缺失的抗病毒表型，而抑制PKCδ則能完全消除PCYT2缺失或DAG處理帶來的免疫增強效應。

隨后，為闡明PKCδ調(diào)控TBK1的分子機制，團隊證實PKCδ能夠直接與TBK1相互作用，且這一結(jié)合在病毒感染后顯著增強。在此基礎上，通過質(zhì)譜分析和點突變實驗，他們進一步鑒定出TBK1上一個關鍵的功能性磷酸化位點——Ser716。該位點在脊椎動物中高度保守，其所處序列RFGSL符合PKC經(jīng)典底物基序特征。利用制備的位點特異性磷酸化抗體，研究者觀察到病毒感染后內(nèi)源TBK1 Ser716出現(xiàn)顯著的PKCδ依賴性磷酸化。體外激酶實驗更直接證實，活化的PKCδ可直接磷酸化TBK1 Ser716。功能上，S716A突變體在激活IFNβ啟動子、誘導抗病毒基因表達以及抑制病毒復制等方面的能力均遠弱于野生型TBK1，表明Ser716磷酸化是TBK1完全活化所必需的“分子開關”。

此外，團隊還在髓系特異性Pcyt2條件敲除小鼠模型中驗證了這一機制的在體相關性。VSV感染后，Pcyt2敲除小鼠表現(xiàn)出更高的生存率、更輕的肺組織病理損傷、更高的血清IFN-β水平以及更低的組織病毒載量。更重要的是，該調(diào)控通路在斑馬魚模型中得到了驗證，抑制Pcyt2或補充DAG均可降低病毒感染死亡率，而抑制PKCδ則加重感染，證明PCYT2-DAG-PKCδ調(diào)控軸是脊椎動物共有的保守抗病毒機制。

綜上所述，該研究揭示了PCYT2通過DAG-PKCδ軸直接磷酸化TBK1 Ser716來調(diào)控抗病毒先天免疫的新機制，不僅將結(jié)構(gòu)性磷脂代謝與固有免疫信號通路直接聯(lián)系起來，也為靶向PCYT2開發(fā)基于代謝調(diào)控的廣譜抗病毒策略提供了理論基礎和潛在藥物靶點。

中國海洋大學水產(chǎn)學院艾慶輝教授為唯一通訊作者，博士研究生賴文聰與劉曾杰為論文共同第一作者。

https://doi.org/10.1073/pnas.2535412123

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