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在抗病毒防御中，蛋白激酶 R（PKR）对双链 RNA（dsRNA）的异常激活与多种疾病相关，PACT 在该通路中的作用存在争议。研究人员通过多种实验方法，发现 PACT 能直接抑制 PKR 由内源性 dsRNA 引发的激活，这一成果揭示了先天免疫中调节核酸传感器的新机制。
在生命的微观世界里，一场看不见的战争时刻都在细胞内上演。病毒入侵时，细胞的防御系统会迅速启动，其中蛋白激酶 R（PKR）就像一位 “哨兵”，能识别病毒带来的双链 RNA（dsRNA），进而触发一系列免疫反应，抑制病毒的复制，守护细胞的安全。然而，这位 “哨兵” 有时也会 “误判”，将细胞自身产生的 dsRNA 当作外来威胁，异常激活，引发不必要的免疫反应，与帕金森病、系统性红斑狼疮等多种神经发育和自身免疫性疾病的发生发展紧密相关 。
一直以来，科学家们都在努力探寻如何精准调控 PKR，避免其异常激活，却始终未能完全解开其中的谜团。尤其是 PACT 蛋白，它在调节 PKR 活性的通路中扮演着关键角色，但科学界对它的功能和作用机制却争议不断。一些研究认为它是 PKR 的激活剂，而另一些研究结果却与之相悖。这种矛盾的观点让 PACT 的 “真面目” 愈发扑朔迷离，也使得相关研究陷入困境。
为了打破这一僵局，来自霍华德?休斯医学研究所、哈佛医学院等机构的研究人员决心深入探索。他们开展了一系列研究，旨在揭开 PACT 与 PKR 之间的神秘关系，明确 PACT 在调节 PKR 活性中的真正作用及机制。最终，他们的研究成果发表在《Nature Communications》上，为该领域带来了新的曙光。
研究人员运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，他们选取了多种癌细胞系，利用 CRISPR-Cas9 基因编辑技术敲除或过表达相关基因，研究 PACT 对细胞活力和 PKR 激活的影响。在分子层面，通过甲醛辅助的 RNA - 蛋白质交联免疫沉淀（fCLIP）技术，捕获细胞内 PACT、PKR 与 dsRNA 的相互作用；运用单分子荧光共振能量转移（FRET）技术，实时监测 PKR 在 dsRNA 上的运动情况 。
研究结果如下：
- PACT 维持细胞内稳态：研究人员对 10 种癌细胞系进行实验，发现敲除 PACT 会导致部分细胞系（如 HCC1806、MDA - MB - 157 等）的细胞活力下降。进一步研究表明，PACT 缺失会使 PKR 异常激活，引发 eIF2α 磷酸化水平升高，最终导致细胞活力丧失。而敲除 PKR 或使用 ISR 抑制剂 ISRIB，则能部分挽救细胞活力，这表明 PACT 通过抑制 PKR 的异常激活来维持细胞内稳态。
- PACT 与 PKR 共享 dsRNA 配体但不隔离 dsRNA：研究人员构建了 dsRNA 结合缺陷的 PACT 突变体（4KE），发现其无法像野生型 PACT 那样恢复 PACT 缺失细胞的活力，这表明 PACT 调节 PKR 依赖于其 dsRNA 结合活性。通过 fCLIP 实验，他们发现 PACT 和 PKR 在细胞内共享内源性 dsRNA 配体，主要为倒转重复 Alu RNA（IR - Alus）。但 PACT 的存在并不影响 PKR 与 dsRNA 的结合，这说明 PACT 抑制 PKR 并非通过隔离 dsRNA 实现。
- PKR 沿 dsRNA 扫描导致长度依赖性激活：体外 PKR 活性实验显示，PKR 的激活对 dsRNA 的序列和 GC 含量不敏感，但强烈依赖于 dsRNA 的长度。较短的 dsRNA（如 42bp）激活 PKR 的能力较弱，而较长的 dsRNA（如 112bp）则能更有效地激活 PKR。单分子 FRET 实验表明，PKR 会沿着 dsRNA 进行一维扩散扫描，这种扫描运动促进了 PKR 分子间的相互作用和自磷酸化，从而解释了 PKR 的长度依赖性激活现象。
- PACT 抑制 PKR 运动导致长度依赖性抑制：在体外实验中，随着 PACT 浓度的增加，PKR 激活所需的 dsRNA 阈值升高，表明 PACT 是 PKR 的抑制剂。单分子 FRET 实验结果显示，PACT 存在时，PKR 在 dsRNA 上的扫描范围减小，滑动时间缩短，这说明 PACT 通过限制 PKR 在 dsRNA 上的运动来抑制其活性，且这种抑制作用在 dsRNA 较长时更为显著。
- PACT 与 PKR 存在直接相互作用：研究人员将 PACT 与其他 dsRNA 结合蛋白进行比较，发现仅 dsRNA 结合活性不足以抑制 PKR，PACT 与 PKR 之间存在直接的蛋白质 - 蛋白质相互作用。通过 GST 下拉实验和微尺度热泳实验，证实了两者之间的相互作用，且这种相互作用涉及 PACT 的 DRBD1 - 2 结构域和 PKR 的激酶域。
- PACT DRBD2 通过特定表面抑制 PKR：研究人员通过诱变实验发现，PACT 的 DRBD2 结构域利用与 dsRNA 结合界面不同的表面与 PKR 相互作用，进而抑制 PKR 的活性。DRBD2 结构域中某些位点的突变会损害 PACT 抑制 PKR 的能力，影响细胞活力和 PKR 的激活状态。
研究结论和讨论部分指出，PKR 作为外来 dsRNA 的保守传感器，在病毒感染和多种疾病的发生发展中起着重要作用。PACT 则通过一种独特的机制抑制 PKR 的异常激活，它与 PKR 共享内源性 dsRNA 配体，但不阻断 PKR 与 dsRNA 的结合，而是通过限制 PKR 在 dsRNA 上的运动，减少 PKR 分子间的碰撞和自磷酸化，从而抑制 PKR 的活性。这种抑制作用依赖于 dsRNA 的长度和浓度，且涉及 PACT 与 PKR 之间直接但较弱的相互作用。
该研究成果意义重大，首次清晰地揭示了 PACT 抑制 PKR 异常激活的分子机制，为深入理解先天免疫中核酸传感器的调节机制提供了新的视角。这不仅有助于解释多种疾病的发病机制，还为开发针对相关疾病的新型治疗策略提供了潜在的靶点和理论依据，为未来的医学研究和临床治疗开辟了新的方向。
