在哺乳动物中,识别病毒感染的第一步通常依赖宿主细胞对外源核酸的监测。此前研究发现,细胞质中的dsDNA主要由cGAS感应,而dsRNA则主要由RIG-I与MDA5感知。这些模式识别受体(PRRs)在抗病毒免疫中发挥关键作用。然而,我们对能同时识别DNA和RNA的广谱受体仍知之甚少。
近日,圣路易斯华盛顿大学医学院Siyuan Ding教授在Nature Communications上发表该团队最新研究成果,首次系统揭示SAMD9是一种新型细胞质受体,可直接识别双链DNA与RNA,激活MAVS-TBK1-IRF3信号轴,诱导干扰素和促炎性因子产生,从而限制多种病毒的复制。该研究不仅丰富了我们对核酸识别机制的理解,也为抗病毒免疫应答提供了新的研究方向。
本研究的起点源于一次免疫沉淀-质谱(immunoprecipitation-mass spectrometry, IP-MS)筛选。研究人员利用生物素化的双链DNA与双链RNA探针,分别与细胞裂解液孵育进行免疫沉淀实验,并对目的蛋白进行质谱分析,SAMD9在两种核酸组中均表现为top hits,提示其可能为广谱核酸结合蛋白。后续生化实验证实,SAMD9可与dsDNA/dsRNA直接结合。功能上,SAMD9定位于细胞质,在多种细胞中均表达,包括肠道上皮细胞与成纤维细胞。在野生型细胞中,外源核酸诱导可产生超高的干扰素表达,而SAMD9缺失细胞则对此类刺激产生较弱的响应。机制方面,研究发现SAMD9识别dsDNA和dsRNA后,通过线粒体信号蛋白MAVS激活经典的干扰素诱导通路。值得注意的是,这一信号不同于cGAS-STING或RIG-I/MDA5-MAVS通路,而是通过SAMD9直接连接核酸识别与下游信号传导,构建起独立的抗病毒感应轴。在动物模型的攻毒实验中,SAMD9敲除小鼠表现出更高的病毒载量和临床症状;而在人源肠道类器官中敲除SAMD9,同样导致其对核酸刺激的免疫反应显著减弱。
该研究还揭示了轮状病毒(Rotavirus)如何通过其编码的非结构蛋白NSP1破坏SAMD9,作为免疫逃逸机制的一部分。NSP1可通过neddylation通路介导SAMD9的,从而阻断其识别功能。这一发现不仅突出了SAMD9在抗病毒过程中的重要性,也揭示了病毒如何进化出特殊机制来对抗这一免疫途径。
该成果已被《Nature Communications》发表,并被认为是核酸感应领域的一项重要进展。SAMD9作为新型双链核酸传感器,有望为肠道、肺部等黏膜屏障部位的病毒识别机制提供新视角,也可能在抗病毒药物开发、疫苗佐剂设计中提供新的靶点。
原文链接:https://www.nature.com/articles/s41467-025-59090-w
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