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EMBO Journal | 中科院水生所肖武汉团队解析去琥珀酰化酶SIRT5在抗病毒先天免疫中的功能和机制

 

题目:SIRT5 impairs aggregation and activation of the signaling adaptor MAVS through catalyzing lysine desuccinylation
期刊:EMBO Journal
影响因子:11.227
客户单位:中科院水生所
文章作者:刘兴副研究员和朱纯纯博士
通讯作者:肖武汉教授
ABclonal产品及服务:核心靶标succi-K7-MAVS(MAVS上第7位的赖氨酸残基琥珀酰化修饰)抗体订制,抗体产品TOM20(货号A19403),LMNB1(货号A16909)和GFP(货号AE012)

 

导读

蛋白质翻译后修饰是调控蛋白功能的一种重要方式,琥珀酰化修饰是近年来被鉴定到的一类蛋白质翻译后修饰。但是,目前对于琥珀酰化修饰的生化反应过程以及琥珀酰化修饰如何影响底物蛋白功能的认识还并不十分清楚。目前的观点认为,琥珀酰化修饰可能是一种非酶促反应过程,细胞代谢的中间产物琥珀酸与辅酶A结合形成琥珀酰辅酶A,介导底物蛋白的琥珀酰化修饰。蛋白质琥珀酰化修饰将细胞的代谢活动与多种生理过程联系在一起,对其认识的深入,将有助于我们了解代谢与多种重要生物学现象(如:生殖与发育、炎症与免疫、肿瘤发生等)的相互关系。

SIRT5是一类依赖于NAD+的去乙酰化酶Sirtin基因家族的成员。然而,根据已有的报道,SIRT5的去乙酰化酶活性极低,却具有去琥珀酰化酶的活性。SIRT5可以通过调控底物蛋白的去琥珀酰化修饰来发挥多种重要的生物学功能。

中科院水生所肖武汉团队在EMBO Journal杂志上发表了题为“SIRT5 impairs aggregation and activation of the signaling adaptor MAVS through catalyzing lysine desuccinylation”的研究论文,首次揭示了琥珀酰化修饰以及SIRT5介导的去琥珀酰化修饰在抗病毒先天免疫中的功能和机制。


《EMBO Journal | 中科院水生所肖武汉团队解析去琥珀酰化酶SIRT5在抗病毒先天免疫中的功能和机制》

研究人员在筛选鱼类耐低氧与抗病毒先天免疫反应交互作用重要因子的过程中,鉴定到sirt5 是一个可以同时影响鱼类耐低氧性状和抗病毒性状的关键基因。他们研究发现:SIRT5过表达抑制细胞抗病毒先天免疫反应,而SIRT5缺失增强细胞抗病毒先天免疫反应。

作者首先借助荧光素酶实验技术,通过上下游作用靶标分析,发现SIRT5可以抑制接头蛋白MAVS的功能。进一步,通过免疫荧光及免疫共沉淀分析,发现SIRT5可以与MAVS共定位与线粒体中,SIRT5可以与MAVS直接结合,并且MAVS的线粒体定位是二者结合所必须的。

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SIRT5与MAVS直接相互结合,并共定位于线粒体中

随后,作者使用体外琥珀酰化反应证明MAVS存在着琥珀酰化这一翻译后修饰,并利用质谱技术鉴定到了MAVS上第7位的赖氨酸残基是发生琥珀酰化修饰的位点。在ABclonal公司制备了特异识别该位点琥珀酰化修饰的抗体,并利用点杂交(Dot Blot)验证了该抗体的特异性。随后,利用该抗体,从细胞以及组织水平,系统分析了过表达与敲除SIRT5对MAVS琥珀酰化修饰的影响。

《EMBO Journal | 中科院水生所肖武汉团队解析去琥珀酰化酶SIRT5在抗病毒先天免疫中的功能和机制》

MAVS存在着琥珀酰化翻译后修饰

进一步,作者分析了SIRT5介导的MAVS的去琥珀酰化在抗病毒先天免疫中的功能。SIRT5的敲除,可以增强MAVS的琥珀酰化修饰,增强MAVS与上游RIG-I蛋白的结合,并促进MAVS多聚化的形成,从而增强IRF3的磷酸化和二聚化,进而激活抗病毒相关基因的表达并抑制病毒的复制。

最后,作者利用Sirt5敲除的小鼠进一步验证了Sirt5在体内的功能和机制。病毒感染可以增强MAVS的琥珀酰化修饰,Sirt5的敲除可以进一步促进MAVS的修饰水平。Sirt5的敲除可以增强病毒感染时免疫相关器官中抗病毒相关基因的表达水平,从而增强小鼠的抗病毒感染能力。

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综上,作者提出如下模型:先天免疫信号通路中的接头蛋白MAVS存在着琥珀酰化翻译后修饰,SIRT5可以与MAVS相互结合并介导MAVS的去琥珀酰化修饰,从而抑制MAVS多聚化的形成以及下游转录因子IRF3的磷酸化和二聚化,进而抑制干扰素等抗病毒相关基因的表达,从而在抗病毒先天免疫中发挥重要的生物学功能。

该工作揭示了SIRT5在抗病毒先天免疫中的功能,并阐明了其作用的分子机制。SIRT5功能和机制的揭示,也为培育抗病鱼类新品种提供了候选靶标。中国科学院水生生物研究所肖武汉课题组的刘兴副研究员和朱纯纯博士生为该论文的共同第一作者,肖武汉研究员为该论文的通讯作者。该研究得到国家重点研发计划“蓝色粮仓”项目、国家自然科学基金重点项目和创新群体项目、中国科学院先导专项A以及中国科学院青年创新促进会人才项目的资助。

 

参考文献

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