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关于RIG-I相分离调控先天免疫稳态的突破性研究

第一作者及研究机构
本研究由浙江大学、苏州大学等机构的多位学者共同完成，第一作者包括Bin Wang、Yongqiang Wang和Ting Pan等，通讯作者为Bing Yang、Fangfang Zhou和Long Zhang。研究成果于2025年5月发表于Nature Cell Biology（Volume 27, Pages 817–834），论文标题为《Targeting a key disulfide linkage to regulate RIG-I condensation and cytosolic RNA-sensing》。

学术背景
先天免疫系统在抵御RNA病毒感染中起关键作用，而视黄酸诱导基因I（RIG-I, Retinoic acid-inducible gene I）是细胞质中重要的模式识别受体（PRR, Pattern Recognition Receptor）。RIG-I通过识别病毒RNA激活下游信号通路，诱导I型干扰素（IFN-I）产生，从而建立抗病毒状态。然而，RIG-I的过度激活会导致自身免疫疾病，而活性不足则无法有效清除病毒。因此，如何精确调控RIG-I的活性以维持免疫稳态是当前研究的难点。

本研究聚焦于RIG-I的液-液相分离（LLPS, Liquid-Liquid Phase Separation）现象，发现其通过C864–C869二硫键介导的寡聚化形成相分离 condensates，从而激活下游信号并避免降解。研究旨在揭示这一分子机制，并开发双向调控策略以治疗病毒感染和自身免疫疾病。

研究流程
1. RIG-I相分离现象的发现
- 研究对象：纯化的GFP标记RIG-I蛋白、Hela和U2OS细胞系、小鼠模型。
- 实验方法：通过体外液滴形成实验、荧光恢复漂白（FRAP）技术、免疫荧光显微术等，证实RIG-I在病毒刺激下形成相分离 condensates。
- 关键发现：RIG-I在病毒RNA存在时形成动态液滴，具有典型的LLPS特征（如快速融合、荧光恢复）。

1. R3结构域的关键作用

   • 实验设计：通过删除RIG-I的低复杂度区域（R1、R2、R3），发现R3缺失显著抑制相分离。
     
   • 创新方法：采用光遗传学工具“Optodroplet”系统，证实R3是驱动RIG-I相分离的核心区域。
     

2. C864–C869二硫键的功能验证

   • 质谱分析：鉴定出病毒刺激下RIG-I形成C864–C869分子间二硫键。
     
   • 突变体研究：构建C864S和C869S突变体，发现其丧失寡聚化能力，无法激活下游信号。
     
   • 小鼠模型：通过CRISPR-Cas9技术生成RIG-I C865S敲入小鼠（对应人类C864S），证实其免疫缺陷表型。
     

3. MIB2介导的RIG-I降解机制

   • 泛素化分析：发现C864S突变体易被E3泛素连接酶MIB2靶向降解。
     
   • 体外结合实验：证明MIB2仅结合RIG-I单体，而相分离的寡聚体可逃避降解。
     

4. 双向调控策略的开发

   • 激动剂设计：利用非天然氨基酸BPRY（O-(3-bromopropyl)-L-tyrosine）强制交联C864–C869，增强RIG-I活性和抗病毒反应。
     
   • 拮抗剂应用：设计干扰肽阻断C864–C869，缓解Singleton–Merten综合征（SMS）模型中的自身免疫过度激活。
     

主要结果
1. 相分离的机制：RIG-I通过R3结构域和C864–C869二硫键形成寡聚体，促进相分离并招募MAVS信号体。
2. 功能验证：C864S突变导致小鼠对病毒易感性增加，证实二硫键对免疫激活的必要性。
3. 治疗潜力：TAT-RIG-I-C864BPry蛋白可穿透细胞，显著抑制SARS-CoV-2复制；而干扰肽RIP-III可缓解SMS模型中的自身免疫反应。

结论与意义
本研究首次揭示RIG-I通过二硫键依赖的相分离机制调控先天免疫稳态，并提出基于此的精准治疗策略。其科学价值在于阐明了蛋白质翻译后修饰（PTM）与相分离的交叉调控机制，应用价值则为抗病毒和自身免疫疾病的药物开发提供了新靶点。

研究亮点
1. 创新发现：首次报道二硫键介导的RIG-I相分离及其免疫调控功能。
2. 技术突破：结合非天然氨基酸编码和光遗传学工具，实现蛋白质功能的精准操控。
3. 转化医学：开发的TAT-RIG-I-C864BPry和RIP-III具有明确的临床转化潜力。

其他价值
研究还揭示了相分离在天然免疫信号放大中的普适性机制，为其他PRR（如MDA5）的研究提供了范式。数据公开于DOI: 10.1038/s41556-025-01646-5。