PNAS: 武大舒红兵院士又一力作！乙酰化 cGAS 提高机体对 DNA 病毒的抵抗能力
乙型肝炎病毒是一种典型的 DNA 病毒，由它导致的乙型肝炎是可能危及生命的肝脏感染。它是一个主要全球卫生问题，可造成慢性感染。乙肝患者死于肝硬化和肝癌的风险很高。
已有安全有效的疫苗，对乙肝的保护程度可达 98%-100%。但是，机体对 DNA 病毒的先天性免疫反应很大程度上仍是谜团重重。近日，武汉大学舒红兵院士的研究让我们对这个问题的了解更进一步 ——
2020 年 8 月 17 日，武汉大学中南医院舒红兵院士团队在 PNAS 杂志上在线发表了题为 KAT5 acetylates cGAS to promote innate immune response to DNA virus 的研究成果。 该研究发现乙酰转移酶 KAT5 介导了 DNA 病毒感染后 cGAS 的乙酰化，从而导致 cGAS 对病毒 DNA 的亲和力增强，促进机体的先天性免疫抗病毒反应。
这些结果表明，KAT5 正调控 DNA 病毒和胞质 dsDNA 触发的先天免疫信号传导。
2. KAT5 直接靶向 cGAS
3. KAT5 介导 cGAS N 端非结构域的乙酰化
接下来，研究人员发现 KAT5 增强了包含 N 末端 160aa 的 cGAS 截断突变体的乙酰化作用。研究人员进一步确定 KAT5 靶向 cGAS 的哪些赖氨酸残基，结果发现将 K47，K56，K62 或 K83 突变为精氨酸会降低 cGAS 激活 ISRE 的能力，而同时将 cGAS 的所有这四个赖氨酸突变为精氨酸更进一步削弱了 cGAS 激活 ISRE 的能力。
为进一步探索内源性 cGAS 在这些赖氨酸残基上的乙酰化作用，研究人员利用在人 cGAS 的 K47，K56，K62 和 K83 位点进行乙酰化修饰的合成肽，生成了位点特异性抗体。结果发现 HSV-1 感染 3 至 9 小时后，cGAS 乙酰化作用随特异性抗体以及泛乙酰化抗体而增加，在 KAT5 敲降细胞中明显降低。这些结果表明，KAT5 在 cGAS 的 N 端结构域的多个残基包括 K47，K56，K62 和 K83 处乙酰化 cGAS。
4. cGAS 的乙酰化增强其与病毒 DNA 结合能力
接下来，研究人员探索了 cGAS 乙酰化如何调节其活性，结果发现 KAT5 过表达增加 cGAS 与 DNA HSV120 结合。不仅如此，研究人员发现 KAT5 乙酰化的 cGAS 与 Cy5-HSV60 结合，其亲和力比未乙酰化的 cGAS 与 HSV60 的亲和力高约 17 倍。已知 cGAS 与 DNA 的结合会触发 cGAS-DNA 的液相分离并在细胞质中形成 cGAS 病灶。在 KAT5 敲降细胞中，含有 cGAS 病灶的细胞比例显著降低。这就表明 KAT5 介导的 cGAS 乙酰化促进了其 DNA 结合能力和活性。
为研究 KAT5 在体内 cGAS 介导的抗病毒应答中的作用，研究人员获得了一种敲入小鼠品系，其中野生型 Kat5 等位基因被 Kat5-S86A 突变体替代，因此表达 KAT5S86A 蛋白不能被磷酸化，导致 KAT5 乙酰转移酶活性衰减。qPCR 分析表明，在 Kat5SA / SA 骨髓巨噬细胞（BMDMs）中，由 HSV-1 和 DNA 病毒鼠巨细胞病毒（MCMV）或转染 dsDNA 诱导的下游 Ifnb1，Cxcl10 和 Il6 基因转录受到显著抑制。因而，KAT5 在小鼠免疫细胞中增强了 cGAS 介导的抗病毒应答。
随后研究人员将年龄和性别匹配的野生型和 Kat5SA / SA 小鼠腹膜内感染 HSV-1 或 MCMV，结果发现与野生型小鼠相比，Kat5SA / SA 血清中 HSV-1 和 MCMV 诱导的 IFN-β，CXCL10 和 IL-6 的产生受到严重损害。在感染 HSV-1 后第 5 天，Kat5SA / SA小鼠大脑中的病毒滴度明显高于野生型小鼠。此外，与野生型小鼠相比，Kat5SA / SA 小鼠更容易遭受 HSV-1 诱导的死亡。这些结果表明，KAT5 在宿主体内针对 DNA 病毒的防御中起重要作用。
