细胞外ISG15通过整合素-FAK信号通路介导不依赖干扰素的非经典ISG15化

《Cell Communication and Signaling》：Integrin-FAK signaling dependent non-canonical ISGylation by extracellular ISG15 restricts human respiratory syncytial virus infection in epithelial cells

　　

摘要

背景

干扰素（IFN）可诱导具有抗病毒活性的细胞蛋白。其中一种蛋白是干扰素刺激基因15（ISG15）。ISG15通过ISG15化共价连接到靶细胞蛋白上，赋予抗病毒活性，并可调控与感染性、炎症性和神经退行性疾病以及癌症相关的细胞过程。除ISG15化外，未结合的游离ISG15也在各种情况下（包括病毒感染）从细胞中释放。细胞外ISG15在病毒感染期间的作用尚不清楚。此外，尚不清楚细胞外ISG15是否能通过激活替代性细胞信号通路来触发不依赖IFN的ISG15化。

方法

我们使用IFN和IFN信号传导功能缺陷的表皮细胞，感染人类呼吸道合胞病毒（RSV）或用纯化的人ISG15蛋白处理。还使用IFN信号传导正常细胞进行处理，结合IFN信号抑制剂、细胞外ISG15阻断抗体和免疫荧光分析，以展示细胞外ISG15在病毒感染中的作用。通过整合素-黏着斑激酶（FAK）通路抑制剂和突变ISG15蛋白（基于计算机模拟生成，无法与整合素相互作用）来研究整合素-FAK通路在该过程中的参与情况。为展示翻译后调控，我们在蛋白质合成抑制剂处理的细胞中进行了蛋白质追踪实验。

结果

我们鉴定出一条由细胞外ISG15启动、整合素-FAK信号介导的替代性非经典ISG15化途径，区别于经典的IFN驱动的ISG15化。我们证明细胞外ISG15作为可溶性抗病毒因子，触发不依赖IFN的ISG15化，并限制表皮细胞中的病毒感染。具体而言，细胞外ISG15通过其RGD样基序与细胞表面整合素结合，激活整合素-FAK通路，从而产生不依赖IFN的ISG15化。此外，在没有ISG15转录上调的情况下，细胞外ISG15增强了基础水平胞内ISG15蛋白的翻译后稳定性，以支持ISG15化。

结论

因此，我们的研究鉴定出细胞外ISG15作为一种抗病毒因子，通过整合素-FAK信号和胞内ISG15蛋白的翻译后稳定，促进非经典的不依赖IFN的ISG15化。由于ISG15和ISG15化影响多种感染性、炎症性和退行性状况，这一替代性ISG15化途径对抗病毒免疫、疾病消退以及针对各种疾病的宿主导向治疗策略的开发具有广泛意义。