Cell Death Differ | E3 泛素連接酶 Stub1 通過分子伴侶介導的自噬促進 TBK1 降解以增強病毒復制

2026年3月25日，由中國農業科學院哈爾濱獸醫研究所 翁長江研究員團隊在《Cell Death & Differentiation》雜志上發表一篇題為“E3 ubiquitin ligase Stub1 enhances viral replication by promoting TBK1 degradation through molecular chaperone-mediated autophagy”的文章，闡述STUB1通過TBK1調控天然免疫的機制研究。

在細胞與動物模型中，過表達 Stub1 顯著抑制 VSV、HSV?1 感染及相關刺激物誘導的 IFN?β 產生、啟動子活化與 IRF3 磷酸化，Stub1 敲除則明顯提升 IFN?β 生成與 IRF3 磷酸化水平，Stub1 可通過抑制 Ⅰ 型干擾素生成促進病毒復制，且不影響 IFN 誘導的 ISG56 啟動子活性，髓系特異性 Stub1 敲除小鼠的巨噬細胞在病毒感染后 Ⅰ 型干擾素與干擾素刺激基因表達顯著升高、病毒復制受抑，該效應依賴 Ⅰ 型干擾素信號，且 Stub1 僅選擇性調控 TRIF?TBK1?IRF3 軸，不影響 MyD88?NF?κB 通路。

Stub1 可顯著抑制 RIG?I、MDA5、MAVS、TBK1、cGAS+STING 介導的 IFN?β啟動子活性，但對 IKKε 與 IRF3?5D 無調控作用。而Stub1 敲除后僅 TBK1 上游分子誘導的 IFN?β 啟動子活性上升，確定 TBK1 為關鍵靶點。通過免疫共沉淀、GST pull?down、雙分子熒光互補與免疫熒光實驗證明 Stub1 與 TBK1 在體外和細胞內存在直接相互作用，病毒感染可增強二者內源性結合，溶酶體抑制劑 CQ 可進一步促進結合，二者在細胞質中共定位，敲低 TBK1 可完全消除 Stub1 對 IFN?β 的抑制作用，Stub1 通過自身 U?box 結構域結合 TBK1 的 ULD 結構域發揮功能。

過表達 Stub1 顯著降低 TBK1 蛋白水平、不影響其 mRNA 水平并縮短蛋白半衰期，Stub1 敲除可穩定病毒感染狀態下的 TBK1 蛋白并減慢降解速率，Stub1 對 TBK1 的降解依賴其 E3 泛素連接酶活性與分子伴侶結合能力，催化失活突變體無法介導降解，降解途徑實驗顯示蛋白酶體抑制劑與巨自噬抑制劑均無法阻斷該過程，僅溶酶體抑制劑 CQ 可抑制，且在 ATG5、ATG7、Beclin1 敲除細胞中 Stub1 仍可降解 TBK1，證明 TBK1 經溶酶體途徑降解且不依賴經典巨自噬。

Stub1 特異性催化 TBK1 發生 K27 位連接的多聚泛素化，對其他泛素鏈類型無作用，體外泛素化實驗證實 Stub1 是 TBK1 的特異性 E3 泛素連接酶，酶活性缺失則泛素化作用消失，TBK1 的 ULD 結構域中 K344 位點是 Stub1 介導 K27 泛素化的關鍵位點，該位點突變后 Stub1 無法對 TBK1 進行泛素化、結合與降解，也無法抑制 TBK1 介導的干擾素生成，病毒感染后 TBK1 的磷酸化與 K27 泛素化同步上升，提示磷酸化可能促進泛素化修飾發生。

TBK1 的 KFDKQ 基序是介導其經 CMA 降解的核心基序，突變該基序可阻斷 Stub1 介導的 TBK1 降解，HSC70 可特異性結合 TBK1，Stub1 顯著增強二者相互作用，HSC70 僅識別 K27 泛素化的 TBK1 而不識別 K48 泛素化形式，HSC70 敲除或特異性抑制劑處理均可阻斷 TBK1 降解，HSC70 敲除不影響 Stub1 與 TBK1 的結合，但會削弱 TBK1 向溶酶體的轉運與定位，證實 HSC70 是 TBK1 經 CMA 降解的必需分子。

Stub1、HSC70、LAMP2A 可形成復合物協同促進 TBK1 降解，TBK1 與 LAMP2A 在溶酶體內存在相互作用且 Stub1 可增強該結合，LAMP2A 是 Stub1 介導 TBK1 降解的必需分子，LAMP2A 敲除后 Stub1 完全無法降解 TBK1，回補 LAMP2A 可恢復降解能力，CQ 處理使 TBK1 在溶酶體中大量富集且該過程依賴 LAMP2A，LAMP2A 功能阻斷后 TBK1 無法進入溶酶體，Stub1 介導的 TBK1 泛素化是其轉運至溶酶體的必要前提。

髓系特異性 Stub1 敲除小鼠感染 VSV、HSV?1 后存活率顯著高于野生型小鼠、死亡率明顯降低，缺陷小鼠血清中 IFN?β、IL?6 水平顯著升高，腦部與肺部組織 Ifnb1 mRNA 表達明顯上調，同時腦內 HSV?1、肺內 VSV 的基因組拷貝數與病毒滴度顯著降低，腦部和肺部的炎癥細胞浸潤、組織病理損傷程度均輕于野生型小鼠，炎癥評分更低，整體抗病毒應答能力顯著增強。

綜上，本研究首次完整闡明 Stub1 通過 K27 位連接的多聚泛素化介導 TBK1 經 CMA 降解的分子機制。該發現不僅拓展對 TBK1 翻譯后調控網絡的認知，揭示 CMA 在天然免疫信號轉導中的新功能，也為病毒感染與宿主免疫穩態平衡提供新視角。靶向 Stub1?TBK1 相互作用在自身免疫病、慢性病毒感染中的作用及治療潛力，是值得深入探索的方向，具體機制圖如下：

文章來源： https://doi.org/10.1038/s41418-026-01716-7