PNAS | 艾庆辉团队揭示磷脂代谢调控抗病毒先天免疫的新机制

抗病毒先天免疫是机体抵御病原微生物入侵的第一道防线。一方面，先天免疫系统的及时激活和有效调控对机体抵抗病原侵袭至关重要；另一方面，先天免疫反应如果过度激活，则会导致自身炎症反应和自身免疫病的发生，进而对机体造成严重损害。因此，先天免疫反应的精准调控具有十分重要的生理和病理意义。在信号转导层面，TANK结合激酶1（TBK1）作为抗病毒先天免疫应答的核心激酶，其活化状态受到宿主的精密控制。已有的研究表明，宿主代谢状态对先天免疫具有深远影响，然而，结构性磷脂的生物合成途径是否以及如何直接参与调控TBK1的活性，在很大程度上仍然是未知的。

近日，中国海洋大学艾庆辉教授和麦康森院士团队在PNAS上在线发表了题为Phosphoethanolamine cytidylyltransferase 2 integrates DAG metabolism and TBK1 activation to regulate antiviral innate immunity 的研究论文。该工作揭示了磷脂酰乙醇胺合成通路中的关键限速酶PCYT2通过整合甘油二酯代谢与TBK1活化来负向调控抗病毒先天免疫反应的分子机制，并阐明这一调控轴在从硬骨鱼到哺乳动物的进化过程中高度保守。

首先，研究人员通过转录组学分析发现，无论是RNA病毒VSV还是DNA病毒HSV-1感染，都会显著下调PE合成关键基因Pcyt2的表达。脂质组学分析进一步证实，病毒感染导致PCYT2底物二酰甘油的显著积累，而产物PE水平下降。为明确PCYT2的功能，团队利用CRISPR/Cas9技术构建了PCYT2敲除细胞系，发现PCYT2缺失能够显著增强抗病毒先天免疫反应。相反，过表达PCYT2则抑制抗病毒应答。通过在TBK1敲除细胞中的回复实验，研究者将PCYT2的调控靶点精准锁定在TBK1及其下游信号通路。

接着，通过PCYT2酶活缺失突变体和小分子抑制剂系列实验，证实PCYT2对抗病毒免疫的负调控功能依赖于其酶活性。进一步的代谢回补实验揭示，PCYT2缺失导致的DAG积累，而非PE减少才是驱动抗病毒免疫增强的关键代谢信号。那么，积累的DAG是如何被解码为免疫激活信号的？研究者通过系统筛选发现，DAG的经典效应器蛋白激酶C家族成员PKCδ是连接代谢与TBK1活化的关键效应分子。外源添加DAG类似物足以模拟PCYT2缺失的抗病毒表型，而抑制PKCδ则能完全消除PCYT2缺失或DAG处理带来的免疫增强效应。

随后，为阐明PKCδ调控TBK1的分子机制，团队证实PKCδ能够直接与TBK1相互作用，且这一结合在病毒感染后显著增强。在此基础上，通过质谱分析和点突变实验，他们进一步鉴定出TBK1上一个关键的功能性磷酸化位点——Ser716。该位点在脊椎动物中高度保守，其所处序列RFGSL符合PKC经典底物基序特征。利用制备的位点特异性磷酸化抗体，研究者观察到病毒感染后内源TBK1 Ser716出现显著的PKCδ依赖性磷酸化。体外激酶实验更直接证实，活化的PKCδ可直接磷酸化TBK1 Ser716。功能上，S716A突变体在激活IFNβ启动子、诱导抗病毒基因表达以及抑制病毒复制等方面的能力均远弱于野生型TBK1，表明Ser716磷酸化是TBK1完全活化所必需的“分子开关”。

此外，团队还在髓系特异性Pcyt2条件敲除小鼠模型中验证了这一机制的在体相关性。VSV感染后，Pcyt2敲除小鼠表现出更高的生存率、更轻的肺组织病理损伤、更高的血清IFN-β水平以及更低的组织病毒载量。更重要的是，该调控通路在斑马鱼模型中得到了验证，抑制Pcyt2或补充DAG均可降低病毒感染死亡率，而抑制PKCδ则加重感染，证明PCYT2-DAG-PKCδ调控轴是脊椎动物共有的保守抗病毒机制。

综上所述，该研究揭示了PCYT2通过DAG-PKCδ轴直接磷酸化TBK1 Ser716来调控抗病毒先天免疫的新机制，不仅将结构性磷脂代谢与固有免疫信号通路直接联系起来，也为靶向PCYT2开发基于代谢调控的广谱抗病毒策略提供了理论基础和潜在药物靶点。

中国海洋大学水产学院艾庆辉教授为唯一通讯作者，博士研究生赖文聪与刘曾杰为论文共同第一作者。

https://doi.org/10.1073/pnas.2535412123

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