魚類病毒病的暴發(fā)和流行是我國水產(chǎn)養(yǎng)殖最重要的威脅之一，魚類病毒病的防控是我們亟待解決的重大難題。闡明魚類抗病毒免疫反應(yīng)的調(diào)控機(jī)制，篩選與鑒定調(diào)控魚類抗病毒免疫反應(yīng)的關(guān)鍵靶標(biāo)基因，可為魚類抗病毒新品種的培育提供重要的候選分子靶標(biāo)。

抗病毒天然免疫應(yīng)答是機(jī)體抵御病毒入侵的第一道防線，干擾素調(diào)控因子IRF3/7是抗病毒天然免疫應(yīng)答的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。當(dāng)RNA病毒或DNA病毒侵染宿主后，模式識(shí)別受體識(shí)別病毒RNA或DNA，再經(jīng)由一系列信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子IRF3/7的激活，從而誘導(dǎo)干擾素等抗病毒基因的表達(dá)，發(fā)揮抗病毒的功能。為了既能快速感應(yīng)病毒的入侵，又防止過度激活對(duì)機(jī)體造成免疫損害，轉(zhuǎn)錄因子IRF3/7的活性需要被精準(zhǔn)調(diào)控。

中國科學(xué)院水生生物研究所肖武漢研究員團(tuán)隊(duì)前期研究發(fā)現(xiàn)，魚的耐低氧和抗病感染之間存在交互影響（Liu et al., Nature Communications, 2024; Wang et al., Journal of Virology, 2024；Wang et al., Water Biology and Security, 2023）。因此，他們利用多組學(xué)技術(shù)和聯(lián)合比較分析，篩選到一些同時(shí)影響魚類耐低氧性狀和抗病性狀的基因，其中包括甲基轉(zhuǎn)移酶SMYD3。他們發(fā)現(xiàn)：SMYD3能以酶活非依賴的方式穩(wěn)定低氧誘導(dǎo)因子HIF-1α，從而激活低氧信號(hào)通路；smyd3缺失的斑馬魚在生長、發(fā)育和繁殖等方面與野生型斑馬魚相比無明顯差異，但是耐低氧能力顯著增強(qiáng)（Wang et al., Journal of Biological Chemistry, 2022）。

在此基礎(chǔ)上，他們進(jìn)一步解析了SMYD3在調(diào)控機(jī)體抗病毒天然免疫應(yīng)答中的作用和分子機(jī)制，發(fā)現(xiàn)：SMYD3能與抗病毒天然免疫應(yīng)答通路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄IRF3和IRF7直接結(jié)合，并且對(duì)IRF3蛋白的第39位以及IRF7蛋白第51位的賴氨酸殘基進(jìn)行甲基化修飾，以酶活依賴的方式抑制IRF3/7的磷酸化和二聚化，從而抑制干擾素等抗病毒基因的表達(dá)，因此，在RNA病毒和DNA病毒感染時(shí)均起到抑制天然免疫應(yīng)答的作用。在體（in vivo）實(shí)驗(yàn)表明：smyd3敲除的斑馬魚其抵御草魚呼腸孤病毒（GCRV）和鯉春病毒血癥病毒（SVCV）感染的能力顯著增強(qiáng)。他們進(jìn)一步利用小鼠模型證實(shí)了SMYD3的這一調(diào)控模式在脊椎動(dòng)物中的功能保守性。此外，抑制SMYD3的甲基轉(zhuǎn)移酶活性，可以顯著增強(qiáng)抗病毒基因的表達(dá)和機(jī)體的抗病毒能力。

1月15日，肖武漢團(tuán)隊(duì)在《美國科學(xué)院院刊》（PNAS）上，在線發(fā)表了題為“Direct lysine dimethylation of IRF3 by the methyltransferase SMYD3 attenuates antiviral innate immunity”的研究論文，王子旋博士研究生和陳小云博士為論文的共同第一作者，肖武漢研究員和劉興研究員為共同通訊作者，研究組其他成員為本研究提供了重要的支持。該研究得到了中國科學(xué)院戰(zhàn)略性先導(dǎo)專項(xiàng)B和專項(xiàng)A、國家自然科學(xué)基金、國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、湖北省自然科學(xué)基金杰出青年基金、農(nóng)業(yè)生物育種2030等項(xiàng)目的資助。

此外，該團(tuán)隊(duì)利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，對(duì)草魚 smyd3基因進(jìn)行了敲除，對(duì)F0代嵌合體的表型比較分析表明：草魚Smyd3基因的缺失，顯著增強(qiáng)了草魚的耐低氧能力和抗草魚出血病病毒（GCRV II型）感染的能力。相應(yīng)的研究結(jié)果已申請(qǐng)發(fā)明專利，這為培育既耐低氧又抗出血病的草魚新品種奠定了基礎(chǔ)。

文章鏈接：www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2320644122

smyd3的敲除和酶活性抑制顯著增強(qiáng)斑馬魚抗GCRV感染的能力