人体细胞拥有病毒侵袭预警系统

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( K8 N6 x" v% ]4 \作者：Stephen Cusack 来源：《细胞》 发布时间：2011-10-20
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. [7 O+ z4 |+ Q! k' @& q$ ?我们日常在电视的广而告之中或许曾看过这样的一幕情景小剧：当小偷强行闯入银行的金库时，银行内安装的安全传感器被激活，发出警报，很快执法人员来到犯罪现场，将罪犯及时抓获。事实上在我们人体的细胞中也拥有这样针对“入侵物”的早期预警系统。2 ^7 D0 r! i% \0 o0 r( U; ~; b8 W
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近日来自欧洲分子生物学实验室（EMBL）的科学家们在新研究中揭示了一种特异的蛋白在检测到病毒入侵时发出警报的机制，这一研究成果对推动我们理解先天免疫反应，揭示出细胞快速响应包括流感病毒、狂犬病毒和肝炎病毒等多种病毒侵袭的分子机制具有非常重要的意义。相关研究论文在线发表在10月14日的《细胞》（Cell）杂志上。3 Q4 @$ b7 K8 ~7 u9 ^$ i5 m

& D) F/ h  g; A, F- l: C当细胞感受到外源物侵袭时，通常会利用一种称之为模式识别受体的蛋白识别并结合到入侵物特有的分子标记上。随后受体蛋白发生形状改变，启动链式反应，对周围细胞做出预警。然而目前科学家们对于这一过程中的两个关键环节——感知和信号传导相连接的机制却并不是很清楚。在这篇文章中EMBL的科学家们揭示了其中的一种受体RIG-1转变形状形成信号的精确结构机制。  T- e: n( x3 O2 r

2 M% m+ p4 k$ _8 k8 i6 z2 Y6 @“对于结构生物学家来说，配体结合受体后如何诱导信号传导是一个非常经典的问题，”研究的负责人Stephen Cusack说：“我们尤其对用RIG-1来解答这一问题情有独钟，这一因为RIG-1能靶定几乎所有的RNA病毒，包括流感病毒、麻疹病毒和丙肝病毒等。”
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在病毒感染的应答反应中，RIG-1能够通过识别病毒中的遗传物质（主要是病毒RNA），启动细胞生成关键的抗病毒分子——干扰素。随后细胞释放出干扰素，将其散布到邻近细胞，刺激这些邻近细胞进入抗病毒状态，对抗感染。为了理解RIG-1特异性识别病毒RNA，而非细胞自身RNA，并启动预警的机制。科学家们利用X射线衍射晶体成像技术分析了在有或无病毒RNA时RIG-1的三维原子结构。
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& m, P! e/ x% V: K$ a$ k/ S研究人员发现在没有病毒感染时，受体处于一种“睁着一只眼的睡眠”状态：能感知病毒RNA的RIG-I的结构域暴露在外面，而传送信号的结构域则被隐藏，不能触及信号系统。当检测到病毒RNA时，RIG-1会改变形状，“唤醒”它的信号结构域，使其便于启动干扰素合成。
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这一实验的主要操作人员，博士生Eva Kowalinski表示尽管RIG-1仅在病毒RNA应答反应中被激活，然而他相信类似的机制有可能也存在于其他的大量的免疫受体上，无论它们是病毒或是细菌特异性的。
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. |7 E. j* {/ X新研究发现对拓宽我们对于先天免疫系统作用机制的了解无疑具有非常重要的意义。（来源：生物通 嫱）
* e% }+ `: {+ }6 v: e9 w Structural Basis for the Activation of Innate Immune Pattern-Recognition Receptor RIG-I by Viral RNA% j( N, Q5 t/ {
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Eva Kowalinski, Thomas Lunardi, Andrew A. McCarthy, Jade Louber, Joanna Brunel, Boyan Grigorov, Denis Gerlier, Stephen CusackSee AffiliationsHint: Rollover Authors and Affiliations European Molecular Biology Laboratory, Grenoble Outstation, 6 rue Jules Horowitz, BP181, 38042 Grenoble Cedex 9, France! N8 M7 p6 ^2 g. F
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RIG-I is a key innate immune pattern-recognition receptor that triggers interferon expression upon detection of intracellular 5triphosphate double-stranded RNA (5ppp-dsRNA) of viral origin. RIG-I comprises N-terminal caspase activation and recruitment domains (CARDs), a DECH helicase, and a C-terminal domain (CTD). We present crystal structures of the ligand-free, autorepressed, and RNA-bound, activated states of RIG-I. Inactive RIG-I has an open conformation with the CARDs sequestered by a helical domain inserted between the two helicase moieties. ATP and dsRNA binding induce a major rearrangement to a closed conformation in which the helicase and CTD bind the blunt end 5ppp-dsRNA with perfect complementarity but incompatibly with continued CARD binding. We propose that after initial binding of 5ppp-dsRNA to the flexibly linked CTD, co-operative tight binding of ATP and RNA to the helicase domain liberates the CARDs for downstream signaling. These findings significantly advance our molecular understanding of the activation of innate immune signaling helicases.
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0 z; J# z4 q  a$ }! Z' hhttp://www.cell.com/abstract/S0092-8674(11)01150-0
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