2021-05-08 识别病原体的天然感受器

模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs）

        粒细胞，巨噬细胞，树突状细胞和自然杀伤细胞识别微生物是以一些古老进化的 、基因编码的感受器。而微生物上的这些被识别结构称为病原相关分子模式（pathogen-associated molecular patterns，PAMPs）。PAMP识别受体后诱导了初始的天然免疫反应，是形成有效的适应性免疫应答产生的基础。胞外微生物和病毒由模式识别受体（pattern recognition receptors，PRRs） 识别，一般发生在细胞表面，包括 Toll 样受体家族的成员，以及 C 型凝集素受体。

        病毒对于天然免疫系统受体的识别是很特殊的，因为病毒作为 PAMP的特点很少。因此天然免疫系统对病毒的识别，依赖于识别病毒基因组，因为他们的基因组在某些不常见的生物中有别于宿主核酸，例如，病毒 RNA 可以被 3-或 2-磷酸化(5'-pp; 5'-ppp)，并缺乏一个 7-甲基鸟苷帽。

        在 DNA 病毒感染的细胞中，对于在内涵体或胞浆内特定位置的 PRR来说，区别自身和外源 DNA 的关键是：在正常细胞中 DNA 的存在位置是受限的，大多数真核细胞的 DNA包裹在细胞的细胞核或线粒体中；在感染的细胞中，出现在胞浆中的 DNA，可以通过特定的 PRR识别，并启动下游信号通路。

RIG-I 介导的对于胞浆中 RNA 的识别

        RIG-I 样受体（RIG-I-like receptors ，RLRs）负责识别在病毒感染过程中产生的单链（ss）和双链（ds）RNA。这个受体家族包含三个成员：维甲酸诱导蛋白 I （retinoic-acid-inducible protein I ，RIG-I），黑色素瘤分化相关基因 5（melanoma differentiation associated gene 5，MDA5），遗传学和生理学实验蛋白 2（laboratory of genetics and physiology 2，LGP2）。

        所有 RLRs 都具有中央 DEAD-box 解旋酶和 ATP 酶结构域和 C-末端调控结构域（CTD），起到结合 RNA 和自身活性抑制作用。RIG-I 和 MDA5 都具有两个 N 末端串联连接的半胱天冬酶激活和招募域(caspase activation and recruitment domains，CARDs)，介导下游信号传导。这两个 RLRs 都由特定的 RNA 序列激活，RIG-I 优先识别 5′端 2-/3-磷酸化（5′-pp/ 5′- PPP）RNA 序列，富含多聚 U 或多聚 UC；然而，MDA5 对病毒高分子质量的RNAs 和合成的 dsRNA poly(I:C)有反应，因此，在不同的病毒感染中，这两个感受器参与的反应不同。在未受感染的细胞中，RIG-I 是保持关闭的，维持自身抑制状态。5′- PPP RNA 与 CTD/解旋酶区域结合后触发去磷酸化、泛素化和 ATP 依赖性的构象变化，促进 RIG-I 聚集，由此产生的四聚体结构，与线粒体表面的 MAVS 结合。之后，RIG-I 信号通路拆分为两条分子通路：一条通过 TANK 结合激酶 1（TANK binding kinase-1，TBK1）和 IκB 激酶（IκB kinase epsilon ，IKKε），直接磷酸化干扰素调节因子（interferon IFN regulatory factors， IRFs）3 和 7，促进 I 型和 III 型干扰素的表达；另一途径引入了 IKKα/β/γ复合体，导致 NF-κB 依赖的前炎症因子的上调表达。RIG-I 诱导的干扰素产生有效控制了人类致病性RNA 病毒感染，同时也包括 DNA 病毒感染。

cGAS–STING 介导的对胞浆 DNA 的识别

        胞浆内最主要的针对DNA识别的感受器是cyclicGMP–AMP(cGAMP)synthase(cGAS),cGAS是一种核苷酸转移酶，既往报道其受干扰素诱导表达上调，具有广谱的抗病毒活性。这个分子以非序列依赖方式结合dsDNA并活化，经过重排进而二聚体化。一旦激活，cGAS催化一个GMP和一个AMP之间两个磷酸键的合成，从而形成2′3′cGAMP。哺乳动物的cGAMP与细胞胞浆内一个基础的感受器干扰素激活因子（stimulatorofIFNgene，STING：也称作线粒体介导IRF3激活体(mitochondrialmediatorofIRF3activation，MITA),N-末端蛋氨酸–脯氨酸丝氨酸酪氨酸–质膜四聚体（N-terminalmethionine–proline–tyrosine–serineplasmamembranetetraspanner，MPYS）或内质网干扰素激活体(endoplasmicreticulumIFNstimulator，ERIS)。在静息条件下，STING以同型二聚体的方式挂在内质网(endoplasmicreticulum，ER)膜上，位于线粒体和内质网之间，STING的分子内C末端尾和CDN结合域因分子间相互作用而聚集，STING处于自身抑制状态，当CDNs与STING的两个单体之间的凹槽内结合后，自身抑制状态解除，E3泛素连接酶复合体对STING进行K27连接的多聚泛素化修饰。在这个过程中，STING可以与TBK1结合，并一起从内质网通过高尔基体转位到核周内涵体，在转位到高尔基体过程中，STING进行了Cys88和Cys91位点的棕榈酰化，这个过程对于下一步激活TBK1非常重要，之后TBK1对STING的Ser366位点进行了磷酸化，STING进一步与IRF3相互作用使其激活，因此进一步诱导IFNβ的上调。STING也可以诱导NF-κB 的磷酸化，核转位及其靶基因的表达。作为一个负反馈机制，为防止天然免疫基因的过度刺激表达，E3 泛素连接酶负责病毒感染过程中泛素依赖的 STING 的降解。

        cGAS–STING 反应的一个独特的方面是 cGAMP 可以在感染细胞和周围细胞之间通过缝隙连接移动，cGAMP 也可以参与新病毒的组装，由此转移到新感染的细胞。细胞与细胞之间通过 cGAMP 转移的方式，非感染细胞因此通过 STING 传递了一种干扰素和细胞因子非依赖方式的抗病毒免疫反应，进一步诱导各种抗病毒分子 ISGs 的产生，来抑制病毒的传播。