cGAS-STING信号通路是近年来非常火爆的研究方向,在这个领域涌现出了很多知名的科学家,包括cGAS的发现者,美国科学院院士陈志坚教授。笔者作为这个领域一名平凡的博士生,对这些领域中的知名科学家固然钦佩不已,但是作者最敬佩的学者当属AndreaAblasser副教授。
AndreaAblasser出生于年,年,年仅31岁的她就被瑞士洛桑联邦理工学院聘为助理教授,现为该校副教授。AndreaAblasser副教授的主要研究领域是固有免疫,专注于DNA感受器cGAS-STING信号通路。围绕着这个方向,她已经发表了40篇研究论文,其中四分之一的论文发表在主刊上,论文的质量可谓相当高。
值得一提的是,AndreaAblasser副教授最近一个月连发Nature和Science,今天我们一起来拜读一下她的杰作。
第一篇文章于年8月14日发表在Science期刊上,论文的题目是“BAFrestrictscGASonnuclearDNAtopreventinnateimmuneactivation”。在该论文中,作者发现BAF能够与cGAS竞争性结合DNA,从而抑制cGAS-STING信号通路的活化,避免cGAS识别自体DNA启动固有免疫反应。
研究背景:cGAS是细胞中的重要DNA感受器,它能够识别DNA从而启动cGAS-STING信号通路,介导机体的固有免疫应答和炎症反应。但是除了外界病原微生物中存在DNA外,机体细胞中也存在大量的DNA,cGAS如何区分自体DNA以及外源DNA是一个重要的生物学问题。
先前的研究指出细胞核膜能够阻断DNA与cGAS接触,因而是cGAS活化的重要调控策略。但是在有丝分裂过程中核膜周期性消失,cGAS为何依旧不能识别细胞核中的DNA目前还不清楚。
研究结果:为了探究这个科学问题,作者使用siRNA干扰的方法敲低了与核膜组装相关的蛋白。结果显示,当敲低BAF蛋白后,干扰素诱导基因ISG15,cGAMP的产生和TBK1的磷酸化明显上调,这表明BAF能够抑制cGAS-STING信号通路活化。
接下来作者探究其中的机制,BAF是一个染色质结合蛋白,在有丝分裂末期对于核膜的重新形成至关重要。因此,作者猜想BAF通过促进核膜形成阻断cGAS入核,从而抑制cGAS-STING信号通路活化。通过免疫荧光实验,作者发现siRNA敲低BAF后,核膜破裂的细胞显著增加,细胞核中的cGAS数量也明显上升。
但是当使用siRNA敲低另外一个核膜形成密切相关的蛋白LMNA时,核膜破裂的细胞数量也明显增加,但是cGAS-STING信号通路活化却无明显变化,这表明BAF抑制cGAS-STING信号通路活化并不依赖于对核膜形成的调控作用。
BAF究竟如何抑制cGAS-STING信号通路活化呢?先前的研究指出BAF能够与DNA结合,因此作者猜想BAF可能与cGAS竞争性结合DNA,从而抑制cGAS活化。作者在Hela细胞中敲低BAF蛋白后回补WTBAF和G47E突变的BAF质粒(不能与DNA结合),发现回补WTBAF质粒时,ISG15的产生显著降低,但是回补G47E突变的BAF质粒时,ISG15的产生无明显变化。
这表明BAF抑制cGAS-STING信号通路活化依赖于其结合DNA的能力。此外,作者纯化了WTBAF和G47E突变的BAF蛋白,通过体外结合实验发现WTBAF蛋白能够剂量依赖的抑制cGAS与DNA结合以及cGAS的活化,但是G47E突变的BAF蛋白却没有这个现象,这说明BAF能够与cGAS竞争性结合DNA,从而抑制cGAS活化。
结果总结:在这篇文章中,作者通过siRNA筛选的方法发现核膜形成相关蛋白BAF能够抑制cGAS-STING信号通路活化,机制上,BAF能够与cGAS竞争性结合DNA,从而抑制cGAS识别自体DNA启动固有免疫反应。该论文不仅阐述了cGAS为何不识别自体基因组DNA启动固有免疫反应的机制,而且还为自身炎症性疾病提供新的治疗靶点。
第二篇文章于年9月10日发表在Nature期刊上,论文的题目是“StructuralmechanismofcGASinhibitionbythenucleosome”。在这篇文章中,作者利用冷冻电子显微镜解析了人源cGAS与核小体复合物3.1埃的结构,发现了核小体抑制cGAS的结构基础,为cGAS识别“自我”基因组DNA和“非我”DNA提供新的机制和证据。
可以看到,在短短一个月内,AndreaAblasser副教授连发Nature和Science文章,的确是一位非常优秀的青年科研人才。而且她所