文献阅读| 天然免疫因子ZNFX1通过泛素化RNA发挥抗病毒和免疫调节作用

泛素连接酶ZNFX1近期被确认为调控RNA病毒免疫应答的关键因子，但其分子机制尚不明确。

8月27日，维也纳生物中心Tim Clausen、Daniel B. Grabarczyk通讯在Cell发表论文“A split-site E3 ligase mechanism enables ZNFX1 to ubiquitinate and cluster single-stranded RNA into ubiquitin-coated nucleoprotein particles”，阐明了ZNFX1如何整合核酸感知与泛素化活性，形成针对病毒及宿主RNA的特殊防御体系。

ZNFX1激活的结构与功能机制

ZNFX1是一种多结构域大蛋白，包含UPF1样解旋酶核心、锌指间隔区及C端RZ结构域（发挥E3连接酶功能）。冷冻电镜与整合结构建模显示，ZNFX1采用柔性二分体构象，其解旋酶与E3模块通过半刚性连接子相连。这种排布使RZ结构域可呈现多种构象，包括与解旋酶核心相互作用的"闭合"状态。ZNFX1的E3活性严格受其寡聚化状态调控，该过程由长链单链核酸（ssNA）结合触发。

ssNA依赖性激活与泛素化机制

ZNFX1对ssRNA和ssDNA表现出强烈偏好，以长度依赖性方式实现亚纳摩尔级结合。短链ssNA（≤50 nt）虽能紧密结合，却无法激活ZNFX1，而长链ssNA（≥80 nt）可显著增强其E3连接酶活性。这种激活依赖ATP水解，提示ZNFX1作为转位酶沿ssNA移动诱导二聚化。负染电镜与原子力显微镜证实，ZNFX1结合ssNA后形成致密核蛋白颗粒，将其聚类为泛素包被的凝聚体。

ZNFX1的E3机制非常规：其分裂活性位点由两个独立结构域组成——Z-RING结构域负责结合并激活E2∼Ub复合物，RZ结构域通过转硫醇化反应接受泛素。结构预测与突变分析表明，ssNA诱导的二聚化使两个ZNFX1原体相互靠近，实现泛素分子间转移。随后RZ结构域催化泛素与ZNFX1自身及RNA核糖2′-OH基团形成酯键连接。这种羟基泛素化活性在已知E3连接酶中独具特色，对ZNFX1的细胞功能至关重要。

免疫调控的细胞学功能

在细胞内，ZNFX1遭遇外源RNA后形成泛素阳性焦点，提示其参与病毒基因组隔离。与既往报道相反，ZNFX1并不增强ssRNA诱导的干扰素信号，其E3活性反而在干扰素刺激时维持细胞存活中起关键作用。ZNFX1敲除细胞在免疫应激下表现出未折叠蛋白反应过度激活与凋亡增加，表明ZNFX1可缓冲过度免疫激活的细胞毒性。人类疾病相关突变会破坏ZNFX1的E3活性，这与其临床特征（高炎症与病毒易感性）存在机制关联。

进化保守性与广泛意义

系统发育分析显示ZNFX1在真核生物中广泛保守，包括缺乏干扰素免疫的物种，暗示其在RNA代谢中的古老功能。某些同源物（如秀丽隐杆线虫ZNFX1）虽缺失RZ结构域，仍通过核糖核蛋白凝聚体介导RNA沉默。这表明ZNFX1的RNA聚类功能早于泛素化活性出现，后者可能在脊椎动物中进化出强化免疫调控的作用。

本研究确立了ZNFX1作为非经典E3连接酶，通过感知并泛素化ssRNA，在免疫挑战中形成保护性核蛋白凝聚体。其在RNA加工与泛素化中的双重作用，使其成为抗病毒防御与细胞应激应答的核心调控因子。

文章链接：https://doi.org/10.1016/j.cell.2025.08.006

文章来源：immunity速读