Mol Cell | 高璞/李栋/张立国团队发现核酸免疫应答的广谱调控机制（微信文章未删减版）

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对异常核酸信号（病原感染引入或宿主异常释放）的免疫应答，是宿主细胞重要且核心的危险感知机制。例如，RLRs-MAVS和cGAS-STING通路分别识别细胞质中的异常RNA和DNA，诱导I型干扰素和促炎细胞因子的表达，进而参与感染免疫、肿瘤免疫及自身免疫等关键生命过程。

以往对天然免疫通路调控的理解多集中于分子互作劫持、通路组分修饰或基因转录表达的变化等。然而，越来越多证据表明，上述经典调控策略并不能全面解释免疫调控网络的复杂多样性。近年来的研究表明，仅是生物大分子聚集特征的变化（无需经历经典调控过程），就可显著影响免疫反应。这种通过调控大分子聚集特征进而影响其功能的方式，为理解天然免疫调控机制提供了新的视角，并可能成为未来干预策略的突破口。

2025年2月20日，中国科学院生物物理研究所高璞、李栋、张立国合作团队于Molecular Cell杂志在线发表了题为Nucleic-acid-induced ZCCHC3 condensation promotes broad innate immune responses的研究成果。该研究揭示宿主因子ZCCHC3通过与细胞质RNA和DNA形成相分离聚集，富集并激活RLRs-MAVS和cGAS-STING通路组分，并利用这种统一和广谱的机制调控不同核酸免疫通路的活化。

基于团队在病毒调控cGAS-DNA相分离方面的研究积累【1】，作者首先尝试对潜在调控该相分离的宿主因子进行了筛选，并结合前期研究将焦点集中在了候选蛋白ZCCHC3上。有趣的是，此前的精彩工作已表明ZCCHC3可正向调控RLRs和cGAS等核酸免疫受体，并帮助抵御多种病毒感染【2,3】。利用去除核酸的纯化样品，作者发现ZCCHC3与上述两类核酸免疫受体并未表现出强互作，提示其作用可能并非通过单纯的蛋白互作方式。另外，由于ZCCHC3也没有明确的修饰酶及基因调控活性，因此其大概率不是通过经典机制来发挥免疫调控功能。

通过结构预测和比对，作者发现ZCCHC3不仅含有C端的三个锌指结构域，还包含N端的长无序区和中间的两个此前未鉴定的RRM结构域。多个潜在的核酸结合模块既确保了ZCCHC3可同时结合RNA和DNA，又为它们之间的多价互作提供了基础。由于ZCCHC3并非通过经典机制调控免疫，加之蛋白本身的上述特征，作者猜测其可能通过影响RLRs和cGAS的聚集来发挥功能。随后的生化和细胞（本底表达）实验均表明，ZCCHC3可被RNA和DNA诱导形成液-液相分离，且这种聚集严格依赖其与核酸的多价互作能力。

那么ZCCHC3-RNA相分离如何调控RLRs-MAVS通路呢？生化和细胞（本底表达）实验表明ZCCHC3-RNA相分离可有效招募并富集RLRs，且该相分离高度定位于线粒体。有趣的是，RLRs下游接头蛋白MAVS恰好定位于线粒体外膜，且通路的激活依赖RLRs与MAVS的直接互作。随后作者发现MAVS蛋白果然可以通过RLRs依赖的方式，定位和富集于ZCCHC3-RNA相分离中。然而，MAVS的激活并非仅是聚集就可以，还需形成规则的纤维状结构。利用冷冻电镜对包含多组分的相分离液滴进行直接成像，作者成功解析了该相分离中MAVS的激活态纤维聚集结构，证明了由ZCCHC3-RNA相分离介导的聚集确实能够有效激活MAVS。突变体实验进一步表明，ZCCHC3相分离缺失突变体显著降低了RNA病毒诱导的RLRs-MAVS通路激活。

随后，作者探究了ZCCHC3-DNA相分离调控cGAS-STING通路的机制。与此前病毒蛋白破坏cGAS聚集不同【1】，ZCCHC3-DNA相分离可有效招募并富集cGAS及其底物ATP和GTP，进而促进cGAS活化。细胞成像实验表明，ZCCHC3含量增加时，细胞中cGAS-DNA的聚集程度也显著上升。突变体实验表明，ZCCHC3相分离缺失突变体无法有效招募和富集cGAS，且显著降低了DNA病毒诱导的cGAS-STING通路激活。

综上，该工作揭示了宿主因子ZCCHC3广谱调控核酸免疫应答的新机制，进一步提示大分子的聚集特征与天然免疫反应存在着密切关联。这种统一且广谱的机制，除了拓展免疫调控多样性，还有一个明显的进化优势，即调控蛋白不一定需要进化出特定的强互作模块即可调控不同类型的免疫受体家族，这为未来发现新的免疫调控策略和干预措施提供了新思路。

高璞、李栋和张立国研究员为共同通讯作者；博士后石苗、博士生姜涛和张梦帆为本文的共同第一作者。

原文链接：

https://doi.org/10.1016/j.molcel.2025.01.027

参考文献

1. Xu, G., Liu, C., Zhou, S., Li, Q., Feng, Y., Sun, P., Feng, H., Gao, Y., Zhu, J., Luo, X., et al. (2021). Viral tegument proteins restrict cGAS-DNA phase separation to mediate immune evasion. Mol Cell 81, 2823-2837 e2829. 10.1016/j.molcel.2021.05.002.

2. Lian, H., Zang, R., Wei, J., Ye, W., Hu, M.M., Chen, Y.D., Zhang, X.N., Guo, Y., Lei, C.Q., Yang, Q., et al. (2018). The Zinc-Finger Protein ZCCHC3 Binds RNA and Facilitates Viral RNA Sensing and Activation of the RIG-I-like Receptors. Immunity 49, 438-448. 10.1016/j.immuni.2018.08.014.

3. Lian, H., Wei, J., Zang, R., Ye, W., Yang, Q., Zhang, X.N., Chen, Y.D., Fu, Y.Z., Hu, M.M., Lei, C.Q., et al. (2018). ZCCHC3 is a co-sensor of cGAS for dsDNA recognition in innate immune response. Nat Commun 9. ARTN 334910.1038/s41467-018-05559-w.

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（*排名不分先后）