中国农业大学动物医学院、兽医公共卫生安全全国重点实验室李鑫教授课题组在国际病原学权威期刊《科学公共图书馆×病原学》（PLoS Pathogens）在线发表了题为《小RNA病毒3C蛋白酶通过特异性切割cGAS拮抗线粒体DNA介导的免疫应答》（Species-specific cleavage of cGAS by picornavirus protease 3C disrupts mitochondria DNA-mediated immune sensing）的最新研究成果，揭示了小RNA病毒3C蛋白酶特异性切割DNA感受器cGAS，拮抗天然免疫系统识别的新机制。

cGAS（环状GMP-AMP合成酶）是一种在天然免疫信号通路中起重要作用的模式识别受体（PRR）。cGAS与dsDNA结合之后，两者以2:2的比例形成复合体（李鑫教授在博士后期间首次发现，Li et al, Immunity. 2013），催化ATP和GTP生成2’, 3’-cGAMP，其随后激活重要接头分子STING，介导转录因子IRF3磷酸化，最终引起I型干扰素表达。尽管cGAS是DNA特异性的PRR，但在多种RNA病毒感染过程中也观察到了cGAS-STING信号通路的激活，目前越来越多的研究表明该通路的激活与RNA病毒感染引起线粒体DNA（mtDNA）释放相关，例如登革热病毒、流感病毒、寨卡病毒感染都能引起mtDNA释放，然而对于RNA病毒拮抗cGAS识别的机制尚不清晰。

研究人员发现小RNA病毒科塞内卡病毒属的塞内卡病毒 (Seneca Valley Virus, SVV) 感染能诱导mtDNA释放并激活cGAS产生I型干扰素。SVV编码的3C蛋白酶除了切割病毒多聚蛋白前体，促进病毒复制复合体的组装外，还能切割多种宿主免疫因子拮抗天然免疫应答。研究人员发现SVV 3C蛋白酶无论在细胞中，还是在重组蛋白水平均能特异性切割猪源cGAS（pcGAS），而不能切割人源cGAS和鼠源cGAS。通过质谱分析发现，SVV 3C能够特异性切割pcGAS N端，其中W137和Q140为关键切割位点，点突变和圆二色谱实验证实了3C蛋白酶三联催化残基H48、D84和C160是切割pcGAS的酶活中心（图1）。

图1. SVV 3C通过三联酶活催化中心特异性切割pcGAS N端

此外，免疫共沉淀和激光共聚焦实验结果表明3C蛋白酶能与pcGAS进行互作和共定位。重组蛋白酶活实验阐明了SVV 3C能显著降低pcGAS合成2’, 3’-cGAMP、双荧光素酶报告基因实验证实了SVV 3C能够特异性抑制I型干扰素信号通路传导（图2）。

图2. SVV 3C抑制2’,3’-cGAMP和I型干扰素产生

总之，该研究发现SVV 3C蛋白酶以种属特异性的方式切割pcGAS，从而抑制由mtDNA引起的cGAS-STING信号通路激活，揭示了病毒通过3C蛋白酶切割cGAS拮抗天然免疫系统识别的新机制，同时为抗小RNA病毒感染药物靶点的设计提供新策略（图3）。

图3. SVV 3C特异性切割pcGAS拮抗天然免疫系统识别模式图

李鑫教授为该论文通讯作者，博士研究生严娅为第一作者，博士研究生吴磊、硕士研究生袁野、哈尔滨兽医研究所王海伟副研究员为并列第一作者。本研究获得国家重点研发计划项目（2022YFD1800300）、中央高校基本科研业务费（2022RC008）等课题支持。

原文链接：https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1011641