先天免疫是人类抵御病毒和微生物感染的主要防御措施。细胞代谢物，尤其是脂肪酸，对抗病毒先天免疫的确切影响在很大程度上仍然难以捉摸。在该研究中，作者通过筛选代谢物库，棕榈酸 （PA） 已被确定为人体细胞中抗病毒感染的关键调节剂。

中山大学第一附属医院在《Molecular Cell》期刊发布题为"Targeting APT2 improves MAVS palmitoylation and antiviral innate immunity"的文章，揭示了 MAVS 在促进 PA 或高脂饮食诱导的先天免疫反应方面的调节机制，并建议将 APT2 作为对抗病毒感染的潜在策略。

研究背景

先天免疫是抵御病毒和微生物感染的前线防御。其中，模式识别受体 （PRRs） 和胞质视黄酸诱导基因 I （RIG-I） 样受体 （RLR） 在宿主防御和生存中起着至关重要的作用，主要用于 RNA 病毒感染。值得注意的是，MDA5 和 RIG-I 是关键的 RLRs，可识别病毒双链 RNA（dsRNA） 并通过衔接蛋白线粒体抗病毒信号转导蛋白 （MAVS） 触发免疫信号转导，导致激活 TANK 结合激酶 1/核因子 κ B 激酶亚基ε （TBK1/IKBKE）激酶抑制剂、干扰素调节因子 3/7 （IRF3/7） 通路，以及随后的 I 型干扰素 （IFN） 和炎性细胞因子的转录诱导。I 型 IFN 反过来会增强 IFN 刺激基因 （ISG） 的表达，从而增强宿主对病毒和微生物感染的抵抗力。MAVS 是该过程中的中心受体，经历各种翻译后修饰，包括磷酸化、泛素化、O-GlcNAcylation、SUMO化、精氨酸甲基化、PARylation，以及最近发现的棕榈酰化，所有这些都调节 ISG 表达并有助于抗感染作用。因此，探索 MAVS 的上游调节因子将提供对抗病毒感染的替代策略，包括流感、冠状病毒、丙型肝炎病毒等。

棕榈酸（PA），棕榈油和动物脂肪等主要成分的代谢变化在炎症、免疫和肿瘤发生中起着关键作用。最近的研究还发现棕榈酰化在针对DNA病毒的干扰素基因 （STING） 通路的环状 GMP-AMP 合酶（cGAS）刺激剂（STING）途径中有重要作用，PA介导的棕榈酰化在炎症和抗病毒作用中具有重要作用。然而，PA介导的棕榈酰化对 RNA 病毒感染的影响仍不清楚。

技术手段

实验材料：HEK293细胞、THP-1细胞、PMA处理的THP-1细胞等；

实验方法：IP、棕榈酰化蛋白质组等

主要结果PA 通过 MAVS 的棕榈酰化增强先天免疫力

作者通过荧光素酶实验及代谢物筛选等实验表明PA正向调节 I 型 IFN 信号传导，以进一步增强各种细胞类型的抗病毒免疫功效。为了研究 PA 增强先天免疫激活的分子机制，我们在 PA 刺激下筛选了一组先天免疫反应相关蛋白。结果表明，PA 可以促进 RIG-I-N-、MDA5-N- 或 MAVS 诱导的 IFN-β 荧光素酶激活，表明 PA 主要在 MAVS 水平上发挥其抗病毒功能。与这一发现一致，进一步的实验表明，PA 可以进一步增强 MAVS 对 IFN-β 和 ISRE 荧光素酶的激活，而PA会受到棕榈酰转移酶抑制剂 2BP 的损害，表明 PA 通过调节 MAVS 调节 IFN 通路。作者假设MAVS可能是PA刺激下棕榈酰化修饰的候选基因，通过点击化学反应和酰基生物素交换（ABE）棕榈酰化实验，作者发现MAVS被棕榈酰化了，重要的是，MAVS 棕榈酰化被 PA显着刺激诱导，并被 2BP 给药拮抗。

虽之前有报道C79是MAVS的主要棕榈酰化位点，但使用棕榈酰化位点预测工具(GPS-Palm软件)发现MAVS caspase激活和募集域(CRAD)内的半胱氨酸(Cys, C) 33、46和79的潜在棕榈酰化位点。作者做了棕榈酰化缺陷突变体并使用 ABE 棕榈酰化测定进行测试，表明 C46S 或 C79S 的突变在有或没有 PA 处理的情况下显着消除了 MAVS 棕榈酰化，表明它们都是主要的 MAVS 棕榈酰化位点，此外，质谱分析也证实了C46的棕榈酰化修饰。还发现C46S 或/和 C79S 突变体显著抑制 PA 诱导和 2BP 减弱的 MAVS 棕榈酰化以及 MAVS 介导的 IFN-β 激活等，总之这些结果表明PA 通过促进 MAVS 在 C46 和 C79 位点棕榈酰化来增强先天免疫力，从而导致 IFN 激活增强和随后的抗病毒免疫反应

图 PA 正向调节 RLR 介导的先天免疫反应

棕榈酰化促进 MAVS 聚集、线粒体定位以及与 MDA5/RIG-I/TBK1 的相互作用

为了阐明棕榈酰化如何通过 MAVS 调节 RLR 介导的先天免疫激活，作者研究了棕榈酰化是否影响 MAVS 线粒体定位及其聚集。免疫荧光染色和线粒体分离测定表明用 2BP 处理显然抑制了 MAVS 线粒体定位。由于 MAVS 的线粒体定位对于 MDA5/RIG-I 识别和随后的激活至关重要，因此作者研究了棕榈酰化是否影响 MAVS 复合物的形成。结果，MAVS 棕榈酰化位点（C46S 或/和 C77S）的 2BP 处理或突变显着降低了 MAVS 与 RIG-I、MDA5 和 TBK1 的相互作用和共定位。这些结果表明，MAVS 的棕榈酰化对于其与 RLR 信号分子（RIG-I、MDA5 和 TBK1）的相互作用以及最终 MAVS 聚集和先天免疫反应的激活至关重要。

图：棕榈酰化促进 MAVS 聚集和线粒体定位

此外，作者还发现ZDHHC24 棕榈酰化并激活 MAVS，Zdhhc24 消融会损害 I 型 IFN 信号传导，Zdhhc24 缺乏症降低体内抗病毒免疫力，APT2 特异性地消除了 MAVS 棕榈酰化，从而消除了抗病毒先天免疫和靶向，因此可以作为增强先天免疫和对抗病毒感染等。

研究结论

总的来说，这项结果强调了 PA 和 ZDHHC24 介导的 MAVS 棕榈酰化的关键作用，这对于 MAVS 聚集和线粒体定位是必需的，从而激活针对病毒感染的先天免疫，最终通过促进 MAVS 棕榈酰化为对抗病毒病原体提供有效的方法。