近日，国际学术期刊Cell Reports杂志在线发表了武汉大学病毒学国家重点实验室/生命科学学院刘昱教授课题组的最新成果，论文题目为“ZYG11B potentiates the antiviral innate immune response by enhancing cGAS-DNA binding and condensation”（ZYG11B通过增强cGAS-DNA的结合与凝聚促进抗病毒天然免疫反应）。

作为最主要的胞内DNA识别受体，cGAS不仅识别来自病毒和细菌的DNA，启动抗感染天然免疫反应，还可被来自线粒体和细胞核的异常释放的DNA激活。然而cGAS识别DNA后发生寡聚化和液液相分离的调节机制并不十分清楚。

在本研究中，刘昱课题组通过蛋白亲和纯化和质谱检测的方法，筛选出ZYG11B在内的多个与cGAS相互作用的候选分子。研究人员发现在细胞中敲低ZYG11B显著抑制HSV-1诱导的转录因子IRF3活化及I型干扰素的转录，而HSV-1复制显著增强，表明ZYG11B促进抗DNA病毒免疫反应。由于敲低ZYG11B对cGAMP刺激的MITA活化没有明显影响，但显著抑制ISD45诱导的cGAS寡聚化以及cGAMP产生，表明ZYG11B特异性地促进cGAS活化。

研究人员随后对ZYG11B的作用机制开展了系列研究。研究人员体外纯化了重组ZYG11B和cGAS蛋白，通过微量热泳动实验（MST）发现ZYG11B不与dsDNA结合，但是能够显著增强cGAS与DNA的结合亲和力；通过单分子磁镍实验发现ZYG11B能显著降低cGAS与dsDNA凝聚所需浓度，并能显著稳定cGAS-dsDNA之间的凝聚状态。体外相分离实验观察表明，ZYG11B能直接促进cGAS-dsDNA发生液液相分离。体外cGAMP合成实验亦证明ZYG11B显著提高cGAS催化合成的cGAMP产量。

为了检测内源性ZYG11B与cGAS的相互作用，研究人员采用CRISPR技术对内源性ZYG11B进行了3xFlag标记，通过免疫荧光和免疫共沉淀实验发现ZYG11B与cGAS在静息状态即存在相互作用，胞质中的异常dsDNA能显著增强内源性ZYG11B与cGAS的相互作用。除此之外，HSV-1感染能诱导ZYG11B发生不依赖于cGAS的泛素化降解，采用蛋白酶体抑制剂可以挽回病毒诱导的ZYG11B降解，并显著增强cGAMP的产生，提示ZYG11B是HSV-1实现免疫逃逸的靶点之一。

该研究不仅报道了cGAS活化的重要调控分子ZYG11B在抗病毒免疫中的作用及其分子机制，也发现了HSV-1逃逸天然免疫的新策略，对于理解抗病毒免疫机制具有重要意义，也为相关疾病的治疗提供了理论基础。相关结果总结如图所示：

图  ZYG11B促进cGAS活化的机制示意图

武汉大学生科院刘昱课题组博士生张洁为本研究的第一作者，刘昱教授为本研究的通讯作者，武汉大学生科院张兴华教授和刘勇教授为共同作者。感谢武汉大学李国红教授、蓝柯教授、梁毅教授、陈明周教授和胥国勇教授的大力支持和帮助。该研究工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金的经费资助。

原文链接：https://doi.org/10.1016/j.celrep.2023.112278