通过药物激活RIG-I可选择性启动细胞应激反应
作者: aeks | 发布时间: 2025-12-01 18:02 | 更新时间: 2025-12-01 18:02
### 研究背景
整合应激反应(ISR)是真核生物中一种保守的应激信号通路,当细胞面临内质网应激、氨基酸缺乏、线粒体功能异常或病毒感染等压力时,四种ISR激酶(PERK、GCN2、HRI、PKR)中的一种或多种会被激活,进而使真核起始因子2α亚基(eIF2α)磷酸化。这一过程会减少整体蛋白质合成,同时促进含特定上游开放阅读框(uORFs)的mRNA(如编码转录因子ATF4的mRNA)选择性翻译,帮助细胞适应压力、重建内稳态。不过,持续或严重的应激导致ISR长期激活时,可能通过上调促凋亡基因(如CHOP)引发细胞凋亡。
研究表明,ISR激酶活性不足与多种疾病相关,如PERK基因突变与沃科特-拉利森综合征、进行性核上性麻痹(PSP)和阿尔茨海默病有关;GCN2活性降低可能导致肺动脉高压;HRI和PKR突变则可能引发发育迟缓、神经功能障碍等。因此,开发能选择性激活ISR激酶及下游适应性信号的化合物,对探究ISR的治疗潜力至关重要。但现有化合物(如CCT020312、BtdCPU等)存在作用机制不明、脱靶效应等问题。
### 研究发现
1. **A8选择性激活ISR**:化合物A8最初因能促进脂滴清除被发现。通过RNA测序和报告基因实验,研究人员发现A8能特异性激活ISR,其诱导的基因表达变化主要与ISR相关(如ASNS、DDIT4、CHOP等基因),而不影响未折叠蛋白反应(UPR)其他分支、热休克反应等通路。ISR抑制剂ISRIB可阻断A8的作用,证实其依赖ISR。
2. **A8通过HRI激酶激活ISR**:利用CRISPRi技术敲低四种ISR激酶后发现,只有敲低HRI会阻断A8对ISR的激活,表明A8选择性作用于HRI。进一步研究显示,A8不直接结合HRI,而是通过OMA1-DELE1-HRI信号轴激活HRI(敲除OMA1或DELE1会阻断A8的作用),且这一过程不依赖血红素水平降低、氧化应激或线粒体解偶联。
3. **A8与RIG-I结合**:高通量筛选显示A8可结合胞质模式识别受体RIG-I(先天免疫受体,通常识别病毒RNA并启动干扰素信号)。通过荧光共振能量转移(FRET)和生物层干涉(BLI)实验证实,A8与RIG-I直接结合(解离常数约0.76μM);敲低RIG-I会阻断A8对ISR的激活。但与病毒RNA不同,A8结合RIG-I后不诱导干扰素信号,反而可能抑制双链RNA(dsRNA)引发的干扰素反应。
4. **代谢物CC81的特性**:A8在细胞中会环化生成代谢物CC81。CC81同样通过结合RIG-I激活HRI依赖的ISR,但不具有脂滴清除活性,且对干扰素信号的影响与A8不同(可增强dsRNA诱导的干扰素反应)。
### 研究意义
本研究发现A8和CC81是选择性激活HRI依赖ISR的小分子化合物,为探究ISR在神经退行性疾病、癌症等多种疾病中的病理和治疗作用提供了工具。同时,它们揭示了RIG-I在调控ISR中的新功能,为研究先天免疫信号与细胞应激反应的交叉调控机制开辟了新方向。