基础医学研究所免疫系曹雪涛院士课题组发现
甲基化转移酶NSD3增强抗病毒天然免疫及新机制
11月3日《实验医学杂志》（Journal of Experimental Medicine）在线发表了中国医学科学院基础医学研究所免疫学系曹雪涛院士课题组的新论文，报道了甲基化转移酶NSD3增强抗病毒天然免疫功能的新发现。
干扰素在抗病毒免疫反应中发挥着重要作用，干扰素调节因子3 (Interferon regulatory factor 3, IRF3) 是调控I 型干扰素产生的关键转录因子，如果能够发现和鉴定IRF3的调控因子对于控制宿主抗病毒免疫反应和潜在临床应用防治病毒性感染疾病具有重要意义。IRF3转录信号存在多种调控方式，以往报道的主要是磷酸化、泛素化、苏木化等传统的翻译后修饰（Post-tr-anslational modifications, PTMs），但非传统的PTMs（如甲基化、乙酰化等）未有报道。蛋白质甲基化是一种重要的PTMs，尤其是蛋白质赖氨酸甲基化在调控胞内信号和分子功能方面发挥重要作用。近年来，非组蛋白赖氨酸甲基化备受关注，尤其一些重要的转录因子可以被蛋白赖氨酸甲基化转移酶所甲基化，决定其转录活性。对于IRF3 是否存在甲基化修饰、甲基化对于其转录活性的影响以及其受何种甲基化酶作用的研究目前仍处于空白。
中国医学科学院医学与健康科技创新工程（2016-12M-1-003）和国家自然科学基金重大项目等支持下，曹雪涛院士与王春梅副研究员首先发现了IRF3存在甲基化修饰。通过质谱分析发现了IRF3的三个甲基化位点，并鉴定出了一个病毒特异性诱导的IRF3甲基化位点（Lys366），并证明K366单甲基化在IRF3转录调控中发挥重要功能。发现核受体结合域蛋白家族成员甲基化转移酶 NSD3可直接结合IRF3并甲基化IRF3。 NSD3介导的IRF3 K366单甲基化增强了IRF3的转录活性和干扰素的产生。NSD3缺失的小鼠显示出较低的抗病毒能力。机制研究发现：NSD3可显著增强病毒诱导的IRF3磷酸化，并且这种效应依赖于NSD3介导的K366甲基化；NSD3介导的IRF3的甲基化和NSD3介导的IRF3磷酸化的维持均发生在细胞核内。由此提出NSD3介导的IRF3分子调控事件发生在细胞核内；经过筛选，进一步发现蛋白磷酸酶PP1cc存在核定位，在核内IRF3 可结合PP1cc，NSD3可阻断IRF3和PP1cc结合，抑制PP1cc介导IRF3去磷酸化；在分子事件发生的时空上，核内的IRF3的磷酸化和IRF3与PP1cc的结合均发生在IRF3的甲基化之前。因此，该课题组提出一种新型的IRF3的调控机制：NSD3结合IRF3并诱导IRF3甲基化，打破IRF3的PP1cc的结合，维持了IRF3的磷酸化状态，从而促进IRF3转录活性和抗病毒效应。
本研究首次揭示了一种新型的IRF3调控PTM修饰方式（IRF3甲基化），并发现甲基化转移酶NSD3介导了IRF3甲基化和抗病毒效应。 本研究将进一步丰富了IRF3的调控机制和天然免疫调控网络，拓展了非组蛋白赖氨酸甲基化修饰的调控作用和机制，为临床病毒性感染的防治提供新的思路和潜在药靶。
文章相关信息：
The methyltransferase NSD3 promotes antiviral innate immunity via direct lysine methylation of IRF3
J Exp Med, Published November 3, 2017
（基础医学研究所）
