TAK1-dependent IKK and NF-kappa-B activation

冠状病毒（CoVs）是正链 RNA 病毒，在感染细胞胞质中的双层膜囊泡（DMV）内复制。病毒编码的非结构蛋白（SARS-CoV-1 nsp1-nsp16）组装形成 DMV 结合的复制转录复合物（RTC）。CoVs 的复制策略可产生单链 RNA（ssRNA）和双链 RNA（dsRNA）物种，这些可能作为病原体相关分子模式（PAMPs），被模式识别受体（PRR）如 Toll 样受体 7（TLR7）和 TLR8、抗病毒先天免疫受体 RIG-I（也称为 DEAD 盒蛋白 58，DDX58）和干扰素诱导的解旋酶 C 结构域蛋白 1（IFIH1，也称为 MDA5）识别。激活的 PRRs 触发信号通路产生 I 型和 III 型干扰素（IFNs）和促炎介质，发挥抗病毒功能。该 Reactome 模块描述了 SARS-CoV-1 感染中 PRR 介导的感知机制。首先，端osomal 识别病毒 ssRNA 通过 TLR7 和 TLR8 实现，后者检测 GU 丰富的 ssRNA 序列。具体而言，由 SARS-CoV-1 刺激的单核吞噬细胞释放的 GU 丰富的 ssRNA 寡核苷酸通过 TLR7 和 TLR8 释放大量促炎细胞因子 TNF-α、IL-6 和 IL-12。其次，SARS-CoV-1 dsRNA 复制中间体可通过胞质受体 DDX58 和 IFIH1 被识别，它们与线粒体抗病毒信号蛋白（MAVS, IPS-1）结合，诱导 IFN 介导的抗病毒反应。此外，模块还描述了干扰素诱导蛋白与四肽结合重复结构域 1（IFIT1）的抗病毒功能，该蛋白直接结合并捕获病毒单链未加帽的 5'-ppp RNA 和加帽 0 RNA。该模块还描述了 SARS-CoV-1 逃避或改变宿主免疫的几种策略，包括逃避先天免疫传感器、抑制 IFN 产生和信号传导，以及逃避 IFN 刺激基因（ISG）产品的抗病毒功能。例如，由 SARS-CoV-1 产生的 dsRNA 复制中间体与在 DMV 上结合的 RTC 结合，从而保护病毒 RNA 免受 DDX58 或 IFIH1 的感知（Stertz S et al. 2007; Knoops K et al. 2008）。此外，SARS-CoV-1 编码 nsp14 和 nsp16，分别具有鸟嘌呤 N7-甲基转移酶活性和 2'-O-甲基转移酶活性（Chen Y et al. 2009, 2011）。SARS-CoV-1 nsp14 产生 5' 加帽 0 病毒 RNA（m7GpppN，鸟嘌呤 N7-甲基化），而 nsp16 进一步甲基化加帽 0 病毒 RNA。这些病毒 RNA 修饰模拟了宿主 mRNA 的 5'-帽结构，使病毒能够有效地逃避胞质 DDX58 和 IFIH1 的识别（Chen Y et al. 2009, 2011; Daffis S et al. 2010）。nsp16 介导的病毒 RNA 的核糖 2'-O-甲基化也阻止了 IFIT1 复合物的抗病毒功能。此外，病毒 nsp15 的尿苷酸特异性内切酶（EndoU）活性降解病毒 RNA，使其免受先天免疫传感器的隐藏（Bhardwaj K et al. 2006; Ricagno S et al. 2006）。此外，SARS-CoV-1 编码几种直接与 SARS-CoV-1 感染和细胞因子产生相关的宿主靶标蛋白（Frieman M et al. 2009; Hu Y et al. 2017; Kopecky-Bromberg SA et al. 2007; Lindner H et al. 2005; Siu KL et al. 2009）。该 Reactome 模块描述了这些结合事件及其后果。例如，作为去泛素化酶，病毒 nsp3 结合并去除信号蛋白如 TRAF3、TRAF6、STING、IkBA 和 IRF3 的多聚泛素链，从而调节信号复合物的形成和 IRF3/7 和 NFκB 的激活（Sun L et al. 2012; Chen X et al. 2014; Li SW et al. 2016）。这抑制了 TLR7/8、DDX58、IFIH1、MAVS 和 STING 信号通路下游的 IFN 产生。SARS-CoV-1 核衣壳（N）蛋白与 E3 泛素连接酶 TRIM25 结合，抑制 TRIM25 介导的 DDX58 泛素化和 DDX58 介导的信号通路（Hu Y et al. 2017）。随后，SARS-CoV-1 膜蛋白（M）靶向 IBK1/IKBKE 和 TRAF3，阻止 TRAF3:TANK:TBK1/IKBKE 复合物的形成，从而抑制 DDX58、IFIH1 和适配器 MAVS 下游的 TBK1/IKBKE 依赖性 IRF3/IRF7 转录因子的激活（Siu KL et al. 2009; 2014）。开放阅读框 3a（orf3a 或 3a）和 E 的离子通道活性促进 NLRP3 炎性体激活，导致高度炎症性细胞死亡（Nieto-Torres JL et al. 2015; Chen IY et al. 2019; Yue Y et al. 2018）。病毒 3a 通过与 TRAF3 和 PYCARD（ASC）相互作用促进 NLRP3 介导的 PYCARD（ASC）斑点形成（Siu KL et al. 2019）。3a 与 caspase-1（CASP1）的结合增强了 CASP1 介导的 IL-1β下游切割，该切割发生在 NLRP3 炎性体通路中（Yue Y et al. 2018）。与 3a 类似，SARS-CoV-1 8b 被证明结合 NLRP3 激活 NLRP3 炎性体并释放 IL-1β（Shi CS et al. 2019）。8b 也被证明结合 IRF3，抑制随后的 IRF3 二聚化（Wong et al. 2018）。在细胞膜上，SARS-CoV-1 7a 与宿主 BST2 结合，破坏 BST2 的抗病毒 tethering 功能，从而限制多种哺乳动物包膜病毒的释放（Taylor JK et al. 2015）。SARS-CoV-1 9b（orf9b）通过靶向线粒体上的 TOMM70 抑制 MAVS 介导的 I 型 IFN 产生（Jiang HW et al. 2020）。SARS-CoV-1 6（orf6）通过锚定核孔蛋白 KPNA2 和 KPNB1 到内质网（ER）/高尔基体中间 compartment（ERGIC）来抑制 IFN 信号通路，从而阻断 KPNA1:KPNB1 依赖性 STAT1 的核转运（Frieman M et al. 2007）。SARS-CoV-1 nsp1 与肽基脯氨酸异构酶（PPIases）和钙肽素 -3（RCAN3）结合显著激活环蛋白 A/NFAT 通路，最终增强 IL-2 启动子的诱导（Pfefferle et al, 2011; Law et al, 2007）。最后，SARS-CoV-1 3b 在转运到细胞核后，与转录因子 RUNX1 结合并增加其促进活性（Varshney et al, 2012）。