IRG1催化代谢物衣康酸通过烷基化TBK1抑制I型干扰素依赖性免疫反应

本研究发现能量代谢与天然免疫调控的新机制：病毒感染后期诱导IRG1表达，催化产生衣康酸，通过烷基化TBK1第605位半胱氨酸（Cys605）破坏其二聚化，从而抑制I型干扰素（IFN-I）过度产生。研究团队进一步开发出衣康酸衍生物ITA-5和ITA-9，能有效抑制TBK1活性，在多种小鼠模型中缓解IFN-I介导的过度炎症反应，为自身免疫疾病和I型干扰素opathy提供了潜在治疗策略。

　　

在抗病毒免疫应答中，I型干扰素（IFN-I）的产生是宿主防御的关键机制，但其过度产生会导致严重的免疫病理损伤。TANK结合激酶1（TBK1）作为天然免疫信号通路的核心激酶，其活性调控对维持免疫平衡至关重要。近年来，免疫代谢研究揭示能量代谢产物可作为信号分子调控免疫反应，但代谢产物如何精确调控TBK1活性仍不清楚。

本研究团队发现病毒感染后期，免疫应答基因1（IRG1）表达上调，催化三羧酸循环中间体顺乌头酸产生衣康酸（itaconic acid）。这种能量代谢产物通过烷基化TBK1第605位半胱氨酸（Cys605），破坏TBK1的二聚化和活化，从而抑制IFN-I的过度产生。研究人员进一步开发出两种衣康酸衍生物ITA-5和ITA-9，证实它们能特异性靶向TBK1，有效缓解多种小鼠模型中的过度炎症反应。

研究采用的主要技术方法包括：靶向能量代谢组学（LC-MS/MS）分析病毒感染后的代谢物变化；CRISPR/Cas9基因敲除技术构建Irg1^-/-和Trex1^-/-小鼠模型；表面等离子共振（SPR）和细胞热位移分析（CETSA）检测小分子与TBK1的结合；分子对接和动力学模拟解析烷基化作用机制；以及多种小鼠疾病模型（poly(I:C)诱导的过度炎症模型、TMPD诱导的狼疮模型和Trex1缺失引起的I型干扰素opathy模型）进行体内功能验证。

研究结果

IRG1-衣康酸轴反馈抑制TBK1触发的I型干扰素应答

研究发现VSV和HSV-1感染后，小鼠原代腹腔巨噬细胞（PMs）中IRG1表达显著上调，细胞内衣康酸水平随时间推移而增加。Irg1缺失导致病毒感染8小时后Ifnb mRNA表达和IFN-β分泌显著增强，TBK1和IRF3磷酸化水平升高，表明IRG1在病毒感染后期作为反馈调节因子抑制过度免疫反应。

衣康酸和4-辛基衣康酸抑制病毒感染诱导的IFN-β产生

通过代谢组学筛选发现衣康酸是唯一能显著抑制VSV和HSV-1感染诱导IFN-β分泌的能量代谢物。衣康酸及其衍生物4-OI处理抑制了多种刺激（VSV、HSV-1、poly(I:C)和ISD）触发的TBK1、IRF3和STAT1磷酸化，且这种抑制不依赖于IFNAR1信号通路。

衣康酸和4-OI通过抑制TBK1二聚化限制其活化

机制研究表明，衣康酸处理抑制TBK1诱导的IFN-β启动子活化，但不影响IRF3-5D（组成型活性突变体）的活化。CETSA显示衣康酸引起TBK1蛋白热位移变化。衣康酸和4-OI处理抑制了TBK1的二聚化和寡聚化，减少TBK1颗粒形成。

衣康酸和4-OI直接烷基化TBK1破坏其二聚化

体外激酶实验显示衣康酸和4-OI剂量依赖性地抑制TBK1激酶活性。SPR分析表明衣康酸和4-OI直接与TBK1结合。使用衣康酸炔烃（ITalk）探针检测发现TBK1（而非IRF3）被明显烷基化。LC-MS鉴定出TBK1的四个保守烷基化位点（Cys267、Cys423、Cys426和Cys605），其中Cys605突变（C605S）显著抑制TBK1烷基化和二聚化。分子对接和动力学模拟显示衣康酸烷基化TBK1 Cys605后影响其二聚界面结构。

ITA-5和ITA-9作为共价TBK1拮抗剂的开发

通过衣康酸结构修饰，研究人员开发出ITA-5和ITA-9两种衍生物，它们比衣康酸和4-OI具有更强的TBK1抑制活性和更低细胞毒性。这两种化合物能有效烷基化TBK1，抑制其磷酸化和寡聚化，在细胞水平和小鼠模型中显著减轻IFN-I介导的炎症反应。

ITA-5和ITA-9限制过度IFN-I介导的过度炎症

在poly(I:C)诱导的急性过度炎症小鼠模型中，ITA-5或ITA-9处理降低血清IFN-β水平和组织Ifnb mRNA表达，减轻多器官损伤。在TMPD诱导的实验性狼疮模型和Trex1缺失引起的I型干扰素opathy模型中，ITA-5和ITA-9处理显著减轻炎症细胞浸润和IFN特征基因表达。

结论与意义

本研究揭示了能量代谢与天然免疫调控的新机制：病毒感染后期诱导的IRG1通过催化产生衣康酸，反馈抑制TBK1活性，防止IFN-I的过度产生。衣康酸通过烷基化TBK1关键位点Cys605，破坏其二聚化和活化，从而精确调控天然免疫应答。

研究的创新性在于：首先揭示了衣康酸作为内源性TBK1抑制剂的分子机制；其次开发出高效特异的TBK1抑制剂ITA-5和ITA-9；最后在多种疾病模型中验证了靶向TBK1的治疗潜力。

该研究不仅为理解免疫代谢调控提供了新视角，也为治疗IFN-I介导的自身免疫疾病（如系统性红斑狼疮、I型干扰素opathy等）提供了新的潜在治疗策略。基于天然代谢物的药物开发策略，为靶向TBK1的疗法开辟了新途径，具有重要的临床转化价值。