撰文丨蓁灼
病原微生物入侵宿主時，固有免疫系統通過模式識別受體（pattern recognition receptors，PRRs）感應病原體的病原相關分子模式（Pathogen-associated molecular pattern，PAMP）從而激活免疫應答。宿主細胞內的PRRs包括識別病毒RNA的RIG-I樣受體（RIG-I-like receptors，RLRs），識別病毒DNA的cGAS（cyclic GMP-AMP synthase）等【1】。cGAS作為宿主細胞胞質DNA感受器，通過STING蛋白誘導IRF3磷酸化併產生I型干擾素（type I interferons ，IFNs）【2】。cGAS-STING信號通路不僅可以識別包含DNA的病原體，也可以識別腫瘤DNA【3】。
HIV（Human Immunodeficiency Virus）病毒是逆轉錄病毒，其感染細胞後可激活cGAS-STING信號通路併產生IFNs與細胞因子【4】。HIV病毒可分為兩種類型：HIV-1與HIV-2。其中，HIV-1最為常見且致病性最強，HIV-2病毒目前在全球的感染人數約為1-2百萬人且不會發展成為艾滋病（acquired immune deficiency syndrome，AIDS）【5】。HIV-2病毒與HIV-1病毒的明顯區別在於HIV-2擁有Vpx蛋白，HIV-2通過Vpx降解限制因子SAMHD1，促進病毒DNA的合成並激活cGAS所介導的免疫反應【6】。但是，在HIV病毒感染時，單純依靠其DNA合成是不足以引起宿主的免疫反應的。
NONO（Non-POU domain-containing octamer-binding protein）蛋白定位於細胞核內，可與RNA和DNA發生結合並參與了轉錄、剪切、DNA損傷修復、節律調控及神經發育等多種生物活動中【7】。然而，在宿主的免疫細胞中（例如樹突狀細胞與巨噬細胞），如何在維持清除病毒高敏感性的同時保持對病毒識別的特異性，促使免疫學家們探究介導病毒感染經典信號通路的更多機制。
近日，來自法國的科學家Nicolas Manel團隊於Cell雜誌在線發表了題為 NONO Detects the Nuclear HIV Capsid to Promote cGAS-Mediated Innate Immune Activation 的研究論文，發現了NONO蛋白是宿主細胞（樹突狀細胞與巨噬細胞）核內HIV病毒衣殼蛋白的感受器。NONO可以直接與衣殼蛋白髮生相互作用，且相較於高致病性的HIV-1病毒，NONO對於HIV-2病毒衣殼蛋白具有更高的親和能力。在病毒感染髮生在細胞核內時，NONO對於cGAS與HIV DNA的結合並誘導cGAS的激活不可或缺。從機制上來看，NONO可以識別HIV病毒衣殼蛋白的保守結構域且此保守結構域對於病毒的逃逸突變具有有限的耐受性。
在這項研究中，研究人員首先利用酵母雙雜交方法篩選出了與HSV-2病毒全長及N端結構域（N-terminal domain，NTD）相互作用的NONO，NONO同時也可以與HSV-1病毒的NTD發生相互作用。然而，HSV病毒感染細胞是不依賴於NONO蛋白的。隨後，研究人員利用樹突狀細胞（Dendritic Cells，DCs）和巨噬細胞（Macrophages）驗證了NONO的功能，他們發現NONO在DCs中對於IRF3的激活是必需的，但對於通過cGAS-STING信號通路激活IRF3卻非必需。NONO敲除的宿主細胞中，IFN及IFN誘導因子的激活都受到明顯的抑制。
進一步地，研究人員利用免疫熒光等方法觀察到DCs中HSV-2病毒的衣殼蛋白可以進入細胞核內並與NONO直接發生相互作用。NONO同時也可與cGAS結合，在核內形成複合體結構，這對於cGAS的在核內的定位至關重要，但不影響cGAS在胞質的定位。NONO在與cGAS形成複合體的同時，影響了cGAS識別HSV-2 DNA並激活STING。從機制上來看，NONO通過識別HSV病毒衣殼蛋白表面的保守位點（HSV-2病毒位點為D101與I102，HSV-1病毒位點為D103與I104）從而發生相互作用。
此外，研究人員從兩位NONO缺失的病人體內獲得外周血單核細胞（Peripheral blood mononuclear cell，PBMCs）並培養獲得DCs。NONO缺失病人的DCs在接受HSV病毒感染後其IFNs相關因子的表達都受到抑制。通過全基因組基因表達分析，研究人員發現在NONO缺失的DCs中，HSV-2病毒感染後約有93%的基因表達受到抑制。因此，NONO在HSV病毒感染DCs的免疫反應的激活中發揮了不可或缺的作用。
總的來說，該研究的亮點在於不僅發現了NONO作為HSV病毒衣殼蛋白的感應器並闡明瞭其參與cGAS-STING信號通路免疫反應激活的機制，為基於病毒衣殼蛋白的識別研究與cGAS核內交流機制的提供了思路，也為疫苗的設計與免疫療法的開展奠定了研究基礎。
參考文獻
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