PNAS|何洪彬/王洪梅/高玉伟等团队揭示PBLD通过p53/USP4/MAVS信号轴促进抗RNA病毒天然免疫反应的新机制

近日，山东师范大学何洪彬/王洪梅教授和军事科学院军事兽医研究所高玉伟研究员在国际知名期刊PNAS在线发表了题为“PBLD enhances antiviral innate immunity by promoting the p53-USP4-MAVS signaling axis”的研究论文。该研究揭示了吩嗪生物合成类结构域蛋白（PBLD）通过上调线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS）促进抗RNA病毒天然免疫反应的新机制。

天然免疫反应是机体抵御病原体入侵的第一道防线，宿主细胞通过模式识别受体（PRR）识别病原相关分子模式（PAMPs），激活细胞内和细胞间的信号转导，诱导干扰素（IFNs）和细胞因子的产生，发挥抗病毒作用。发现并揭示促进抗病毒天然免疫反应的宿主基因的功能及分子机制，将为抗病毒研究提供思路和线索。本研究率先报道了宿主基因PBLD在多种传代细胞和原代巨噬细胞中促进RNA病毒诱导的天然免疫反应，抑制BEFV、VSV、H1N1等多种RNA病毒复制的新功能。

MAVS作为维甲酸诱导基因I样受体（RLRs）识别抗原特异性分子结构的重要衔接蛋白，是发挥抗RNA病毒天然免疫反应的关键蛋白，其蛋白表达和功能稳定受多种因素的严格把控，其中泛素-蛋白酶体系统是调控蛋白表达，以及稳定细胞内环境的重要手段之一。该研究首次发现，在RNA病毒感染过程中，PBLD通过抑制泛素-蛋白酶体降解途径上调MAVS蛋白，促进抗RNA病毒天然免疫应答。

利用质谱分析（LC‒MS/MS）高通量筛选并结合免疫共沉淀实验发现，PBLD促进了MAVS与泛素特异性蛋白酶4（USP4）互作，并通过USP4抑制MAVS赖氨酸461位发生K48连接的泛素化降解。

进一步研究发现，PBLD通过AP-1激活转录因子p53，p53结合在USP4启动子序列的-930 ~ -924和-72 ~ -66位点上，进而促进USP4的转录表达。重要的是，通过小干扰RNA分别沉默p53或USP4的表达， PBLD抑制的 MAVS K48连接的泛素化及促进的抗RNA病毒诱导的IFN-I信号转导的能力减弱，表明PBLD通过p53/USP4/MAVS信号轴正调控RNA病毒诱导的IFN-I信号转导。

本研究构建了PBLD基因敲除小鼠，并建立了水疱性口炎病毒（VSV）和甲型流感病毒（H1N1）的感染模型，通过监测小鼠的体重变化、临床评分、生存率和脏器的HE染色等，进一步验证了PBLD在体内发挥促进抗RNA病毒诱导的IFN-I信号转导，抑制RNA病毒复制的重要作用。

综上，该研究揭示了PBLD通过促进p53/USP4/MAVS信号轴发挥抗RNA病毒天然免疫反应的新机制，为抗病毒药物的研发提供了靶标分子和新思路。

该研究是山东师范大学与军事医学研究院军事兽医研究所等单位合作完成的，山东师范大学生命科学学院博士研究生褚风云和青年教师侯佩莉为该论文的共同第一作者，何洪彬教授、王洪梅教授及军事兽医研究所高玉伟研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金、泰山学者攀登计划专家和山东省自然科学基金项目的资助。

参考文献：Chu F, Hou P, Zhu H, et al. PBLD enhances antiviral innate immunity by promoting the p53–USP4–MAVS signaling axis. PNAS.  November 26, 2024,121 (49) e2401174121. doi：10.1073/pnas.2401174121. 

原文链接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2401174121

何洪彬教授团队长期从事牛等动物病毒学及人兽共患传染病研究，专注于天然免疫、细胞自噬、细胞凋亡等，相关研究成果发表在Autophagy, Cellular & molecular immunology, Cell Death & Disease, Journal of Virology等国际知名学术期刊上。