2022年4月19日，清華大學(xué)藥學(xué)院尹航課題組在《The EMBO Journal》發(fā)表了題為“ZDHHC18 negatively regulates cGAS-mediated innate immunity through palmitoylation“的研究文章。 研究背景
環(huán)狀鳥苷酸-腺苷酸合成酶（cGAS）由美國德州大學(xué)西南醫(yī)學(xué)中心的陳志堅教授在2013年發(fā)現(xiàn)，近年已經(jīng)成為天然免疫領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。cGAS可識別病原體雙鏈DNA分子，是啟動抗病毒天然免疫防御的重要“哨兵”之一。除了抗病毒感染，cGAS介導(dǎo)天然免疫信號通路還在腫瘤免疫和自身炎癥等疾病發(fā)生中發(fā)揮重要功能。cGAS功能缺陷或異常激活均會使機(jī)體免疫平衡失調(diào)，造成病毒感染或自身免疫性疾病的發(fā)生。因此，對cGAS功能調(diào)控的機(jī)制探索具有重要意義。棕櫚酰化是蛋白質(zhì)翻譯后修飾的重要形式之一，它指將長鏈脂肪酸共價連接至蛋白質(zhì)半胱氨酸側(cè)鏈巰基上，可調(diào)節(jié)蛋白的亞細(xì)胞定位和酶活性等方面。棕櫚酰化修飾是否參與調(diào)控cGAS的功能尚不明確。

研究成果
清華大學(xué)藥學(xué)院尹航教授課題組近年來致力于cGAS介導(dǎo)的天然免疫信號通路的研究。天然免疫是機(jī)體抵抗病原體入侵的“第一道防線”。在病毒等病原體入侵時，其核酸分子（DNA和RNA）是細(xì)胞中的危險信號，可刺激人體啟動天然免疫防御。該研究工作首次發(fā)現(xiàn)cGAS存在棕櫚酰化修飾，詳細(xì)闡釋了棕櫚酰化修飾調(diào)節(jié)cGAS活性的分子機(jī)制，并在小鼠模型中驗(yàn)證了棕櫚酰化修飾在cGAS抗DNA病毒感染過程中的調(diào)控作用，給抗病毒藥物的研發(fā)提供了新的思路。

研究過程
本研究通過酰基捕獲技術(shù)檢測到cGAS存在棕櫚酰化修飾，并通過功能實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)棕櫚酰化修飾負(fù)調(diào)控cGAS的激活。結(jié)合蛋白質(zhì)質(zhì)譜技術(shù)鑒定出cGAS 474位的半胱氨酸為棕櫚酰化修飾位點(diǎn)。進(jìn)一步通過shRNA篩選驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)，cGAS棕櫚酰化修飾主要由ZDHHC18酰基轉(zhuǎn)移酶在DNA存在的情況下催化完成。在作用機(jī)理上，生化技術(shù)結(jié)合蛋白質(zhì)分子動力學(xué)模擬發(fā)現(xiàn)cGAS的棕櫚酰化修飾抑制了cGAS和配體DNA的結(jié)合以及cGAS的二聚化。為了探究cGAS棕櫚酰化修飾的生理相關(guān)性，作者在人和小鼠的細(xì)胞系中敲低ZDHHC18，發(fā)現(xiàn)干擾素和炎癥因子的表達(dá)得到增強(qiáng)。在動物水平上，ZDHHC18基因敲除的小鼠品系表現(xiàn)出對DNA病毒感染更強(qiáng)的抵抗能力，揭示了cGAS棕櫚酰化修飾重要的生物學(xué)意義。
總的來說，ZDHHC18介導(dǎo)的棕櫚酰化修飾以一種負(fù)反饋調(diào)節(jié)的方式在cGAS結(jié)合DNA之后抑制cGAS活性，進(jìn)而負(fù)調(diào)控下游天然免疫信號通路的激活，揭示了天然免疫信號全新的一種精細(xì)調(diào)控機(jī)制。該成果發(fā)表在The EMBO Journal (DOI: 10.15252/embj.2021109272)。文章第一作者為清華大學(xué)藥學(xué)院博士后施成瑞，共同第一作者為清華大學(xué)化學(xué)系博士研究生楊熙康和中科院大連化物所劉野博士。

本研究項(xiàng)目歷時多年，在此過程中經(jīng)費(fèi)來源于清華大學(xué)結(jié)構(gòu)生物學(xué)高精尖創(chuàng)新中心、生命科學(xué)聯(lián)合中心、國家自然科學(xué)基金與北京高校卓越青年科學(xué)家計劃項(xiàng)目的支持，實(shí)驗(yàn)受清華大學(xué)藥學(xué)技術(shù)中心和清華大學(xué)蛋白質(zhì)研究技術(shù)中心的支持，尤其感謝北京大學(xué)蔣爭凡教授和清華大學(xué)張從剛教授提供的技術(shù)支持，感謝實(shí)驗(yàn)室同學(xué)們?yōu)楸狙芯刻峁┑膸椭?br />
原文鏈接：https://www.embopress.org/doi/full/10.15252/embj.2021109272