生物行移动版

当人体面对病毒入侵时，天然免疫系统承担了第一道防线的作用。免疫细胞通过表面的模式识别受体（PRR）识别特定的病毒DNA或RNA片段，进而激发一系列抗病毒反应，包括干扰素和炎症因子的合成，以及启动适应性免疫反应等。在这一过程中，大多数天然免疫细胞采用TBK1-IRF3信号通路以最终促进干扰素的合成。其中，TBK1激酶是活化IRF3的关键酶，其本身受到磷酸化和泛素化等翻译后修饰的调控。

最近，中山大学崔隽教授以及休斯顿卫理公会研究所王荣福教授的联合课题组揭示了TBK1的一个重要的泛素化调节体系——NLRP4-USP38-DTX4/TRIP，该体系调控TBK1的稳定性，并维持抗病毒反应中的免疫平衡。这一成果发表于Cell子刊《Molecular Cell》上。

▲崔隽（左）和王荣福（右）教授（图片来源：中山大学、休斯顿卫理公会研究所官网）

泛素化修饰包括泛素化和去泛素化两个相反的过程。研究者发现，USP38是一种作用于TBK1的去泛素化酶，作为干扰素合成信号通路的负调控因子，可显著下调抗病毒反应的强度。进一步实验显示，USP38可激发TBK1的降解，并由蛋白酶体介导。当USP38基因被敲除后，小鼠的抗病毒反应会变得异常剧烈。

这听起来可能有些令人诧异：泛素化标记通常代表蛋白降解的信号，为何去除标记也会引起蛋白降解？事实上，当暴露于病毒入侵时，TBK1会经历多种形式的多聚泛素化修饰，包括通过泛素单体上K63、K48、K33三种位点相互连接的多聚泛素链。不同泛素化修饰形式之间可能存在相互排斥的竞争关系。研究显示，USP38会切除TBK1的K670位点上延伸出的K33连接多聚泛素链，从而为同样从K670位点开始的K48泛素化修饰“让位”，同时对K63泛素化修饰无明显影响。

▲不同形式的泛素化（图片来源：马普所官网）

两位教授之前的工作已显示，K48连接的泛素化修饰可导致TBK1的降解。当模式识别受体NLRP4被激活后，其可招募泛素连接酶DTX4或TRIP，对TBK1的K670位点进行K48泛素化修饰。在本研究中，NLRP4被发现同样介导了USP38对TBK1的去泛素化作用。体外实验中，293T细胞在暴露于水泡性口炎病毒（VSV）六小时后，NLRP4和USP38便开始作用于TBK1；又过两小时后，DTX4和TRIP才与TBK1作用。

研究者据此提出，NLRP4-USP38-DTX4/TRIP构成了一个以NLRP4为中心的“信号体”，共同决定TBK1的稳定性。TBK1是天然免疫细胞抗病毒信号通路的中心节点，同时接受来自RLR、cGAS等多种模式识别受体的激发信号，以促进干扰素合成等抗病毒反应。如果这一过程不受控制，可能导致反应过度，引发自体免疫疾病和慢性炎症等。因此，NLRP4-USP38-DTX4/TRIP“信号体”对上述反应起着“刹车”作用，以维持免疫平衡。

▲NLRP4-USP38-DTX4/TRIP的免疫调控机制（图片来源：Molecular Cell）

基于已有研究成果，作者提出了一个三步工作模型：

1. 病毒感染后，TBK1在多种模式识别受体作用下被激活，完成S172位点磷酸化，并经历K63和K33连接的泛素化修饰。活化后的TBK1磷酸化激活IRF3，最终上调干扰素合成。

2. 随后，在DYRK2激酶作用下，TBK1的S527位点被磷酸化，促使NLRP4和USP38结合到活化的TBK1上，移除其K670位点上的K33连接多聚泛素链。

3. 最后，NLRP4招募DTX4和TRIP结合TBK1，催化K670位点上的K48连接泛素化修饰，进而导致TBK1由蛋白酶体介导的降解。

该工作揭示了USP38在抗病毒反应中通过调控高度动态的泛素化修饰过程，维持天然免疫应答与免疫耐受之间平衡的关键作用。这一机制可能在抗病毒及其他感染性疾病反应、乃至癌症发生中发挥重要角色。