https://doi.org/10.1038/s41556-025-01646-5
요약
- RIG-I는 바이러스 RNA 감지 후 LLPS를 통해 응축체를 형성합니다: RIG-I는 세포질 내에서 바이러스 RNA를 인식하면 액-액 상분리(LLPS)를 유도하여 응축체를 형성하고, 이 응축체는 MAVS 및 하위 신호 복합체를 모아 선천 면역 반응을 유도합니다. 형광회복 실험(FRAP), 3D 재구성 및 live-cell imaging을 통해 RIG-I 응축체의 액상 특성과 생리적 기능이 실험적으로 확인되었습니다.
- R3 영역이 RIG-I의 LLPS 유도에 필수적입니다: RIG-I의 세 개의 저복잡도 서열 중 R3 영역(802–925번 아미노산)은 LLPS 형성과 dsRNA 응축에 결정적인 역할을 합니다. R3가 제거된 단백질은 LLPS를 거의 유도하지 못하며, R3만 따로 광유도 LLPS(optodroplet assay)에 붙여도 droplet이 형성되는 것을 보여 R3의 구조적 중요성을 입증했습니다.
- C864–C869 사이의 이황화결합이 RIG-I 응축체 형성과 기능 활성화에 필수입니다: 바이러스 RNA 인식 후 R3 영역 내 C864–C869 잔기 간의 이황화결합이 형성되며, 이는 RIG-I의 올리고머화 및 LLPS를 유도하는 데 핵심적인 역할을 합니다. 이 결합이 파괴되면 RIG-I은 응축체를 형성하지 못하고, dsRNA 결합 및 ATPase 활성이 급격히 감소하며 선천 면역 반응 유도가 차단됩니다.
- C864S 또는 C869S 변이체는 in vitro와 in vivo에서 선천 면역을 무력화시킵니다: 해당 잔기를 S로 치환한 돌연변이체는 인터페론(IFN-β) 발현, MAVS 결합, 바이러스 복제 억제, 세포 생존 등 모든 면에서 야생형 RIG-I에 비해 결함이 있었으며, C865S knock-in 생쥐는 WT 생쥐에 비해 바이러스 감염 시 사망률과 조직 손상이 현저히 증가하였습니다.
- LLPS는 RIG-I 단백질을 유비퀴틴화 및 분해로부터 보호합니다: 이황화결합이 없으면 RIG-I은 MIB2 같은 E3 유비퀴틴 리가아제에 의해 K48-연결 유비퀴틴화가 증가되어 proteasome 경로로 분해되기 쉬워지며, 단백질 안정성도 급격히 저하됩니다. LLPS는 이러한 분해를 막아 RIG-I 단백질의 기능적 농도를 유지하는 데 필수적입니다.
Abstract
Maintaining innate immune homeostasis is critical for preventing infections and autoimmune diseases but effective interventions are lacking. Here we identified C864–C869-mediated intermolecular disulfide-linkage formation as a critical step for human RIG-I activation that can be bidirectionally regulated to control innate immune homeostasis. The viral-stimulated C864–C869 disulfide linkage mediates conjugation of an SDS-resistant RIG-I oligomer, which prevents RIG-I degradation by E3 ubiquitin-ligase MIB2 and is necessary for RIG-I to perform liquid–liquid phase separation to compartmentalize downstream signalsome, thereby stimulating type I interferon signalling. The corresponding C865S ‘knock-in’ caused an oligomerization defect and liquid–liquid phase separation in mouse RIG-I, which inhibited innate immunity, resulting in increased viral load and mortality in mice. Using unnatural amino acids to generate covalent C864–C869 linkage and the development of an interfering peptide to block C864–C869 residues, we bidirectionally regulated RIG-I activities in human diseases. These findings provide in-depth insights on mechanism of RIG-I activation, allowing for the development of methodologies that hold promising implications in clinics.