Isg20-KO 基因敲除小鼠

ISG20，也称为干扰素刺激基因20，是一种20千道尔顿的蛋白质，属于RNA外切酶4同源家族和DED_DH外切酶家族。ISG20在多种细胞系中受到I型和II型干扰素（IFNs）的诱导或调节，参与介导干扰素的抗病毒活性。ISG20除了在抗病毒作用中发挥作用，还可能是一些炎症性疾病中的潜在易感性生物标志物或药理学靶点[1]。ISG20是一种相对未被充分研究的抗病毒蛋白，能够抑制多种病毒。ISG20表现出强大的RNA酶活性，属于DED外切酶大家族，存在于原核生物和真核生物中。ISG20最初被描述为在体外具有强大的RNA酶活性，表明其抑制作用是通过直接降解病毒RNA介导的。这种作用机制已被进一步阐明，并突出了ISG20的额外抗病毒活性，包括直接降解脱氨基病毒DNA和病毒RNA和非自我RNA的翻译抑制。该综述重点关注了ISG20抑制病毒的主要分子机制，并讨论了控制其作用特异性和抵抗性的最新进展[2]。

ISG20在肾小球内皮细胞中的表达，一种抗病毒效应蛋白，可能在狼疮性肾炎中发挥作用。在肾小球肾炎中，固有肾细胞中Toll样受体3（TLR3）的表达增加，在肾小球肾炎的发展中发挥作用。TLR3激活导致I型干扰素（IFN）的产生，进而诱导干扰素刺激基因（ISGs）的表达。然而，ISG20在固有肾细胞中的表达作用尚不清楚。研究发现，ISG20的mRNA和蛋白质表达在肾小球内皮细胞中被聚肌苷酸-聚胞嘧啶酸（polyIC）上调，而不是由脂多糖（LPS）、R848或CpG处理。此外，ISG20敲低可以阻止polyIC诱导的CX3CL1表达，但对CXCL10表达没有影响。在狼疮肾炎患者的活检标本中，观察到强烈的内皮ISG20免疫反应。ISG20通过TLR3而不是TLR4、TLR7或TLR9信号通路调节，并参与CX3CL1的产生。除了调节抗病毒先天免疫外，ISG20还可能作为CX3CL1产生的介质，从而在狼疮肾炎患者中诱导肾小球炎症[3]。

ISG20选择性地降解N6-甲基腺苷修饰的乙型肝炎病毒转录物。ISG20是一种3'-5'外切酶酶，已被证明可以结合并降解乙型肝炎病毒（HBV）转录物。研究发现，N6-甲基腺苷（m6A）修饰的HBV转录物被ISG20选择性地识别和处理以进行降解。此外，ISG20的作用受到m6A读取蛋白YTHDF2（YTH结构域家族2）的严格调节。之前，研究者确定了HBV转录物中一个独特的m6A位点，并证实了核苷酸A1907的甲基化调节HBV生命周期。在这项研究中，研究者发现，A1907的甲基化是IFN-α介导的HBV RNA降解的关键调节因子。研究者观察到，当HBV表达细胞中甲基转移酶酶或m6A读取蛋白YTHDF2被沉默时，HBV RNA对ISG20介导的降解的敏感性降低。通过使用ISG20D94G的酶失活形式，研究者进一步证明了ISG20与m6A修饰的HBV RNA和YTHDF2蛋白形成复合物。由于末端冗余，HBV基因组核苷酸A1907位置在转录过程中被前基因组RNA（pgRNA）获得两次，因此甲基化位点编码在5'和3'ε茎环内。研究者生成了缺乏m6A位点（5'或3'）或两个末端（5'& 3'）的HBV突变体。使用这些突变体，研究者证明了m6A修饰的HBV RNA易受ISG20介导的降解，并提出了一系列事件，其中ISG20与YTHDF2结合并识别m6A修饰的HBV转录物以进行核糖核酸酶活性。这是第一个研究，确定了RNA的m6A修饰在IFN-α诱导的病毒RNA降解中的作用，并提出YTHDF2蛋白作为IFN-α介导的病毒RNA降解的辅助因子的新作用[4]。

ISG20表达筛选揭示了ISG20对布尼亚病毒的特异性抗病毒活性。布尼亚病毒对人类健康、繁荣和食品安全构成重大威胁。在病毒感染期间，干扰素（IFNs）上调数百个干扰素刺激基因（ISGs）的表达，它们的综合作用可以有效地抑制布尼亚病毒的复制。研究者使用基于流式细胞术的方法筛选了来自人类和恒河猴的约500个独特ISGs抑制布尼亚韦拉正布尼亚病毒（BUNV）复制的能力，BUNV是布尼亚病毒科和布尼亚病毒目的原型。具有抗布尼亚病毒活性的候选物进一步使用一组不同的布尼亚病毒进行检查。有趣的是，其中一个候选物ISG20对大多数检查的Peribunyaviridae、Hantaviridae和Nairoviridae家族的病毒表现出强大的抗布尼亚病毒活性，而布尼亚病毒（Phenuiviridae）在很大程度上逃脱了抑制。与ISG20已知针对其他病毒的作用相似，ISG20的抗布尼亚病毒活性依赖于其功能性RNA酶活性。通过使用基于BUNV微小基因组系统的感染性病毒样颗粒（VLP）测定，研究者证实了ISG20抑制所有3个病毒片段的基因表达。使用体外进化，研究者生成了对ISG20有显著抗性的BUNV，并确定了ISG20敏感性和抗性的决定因素。综合所有数据，研究者报告了ISG20是一种广泛且有效的抗布尼亚病毒因子，但一些布尼亚病毒对ISG20有显著的抗性。因此，ISG20的敏感性和抗性可能影响布尼亚病毒的致病性，其中许多是具有临床或兽医重要性的新兴病毒[5]。

ISG20介导的降解靶向RNA氧化可能是急性肾损伤的潜在治疗方法。氧化应激在急性肾损伤（AKI）的病理生理学中起着核心作用。虽然RNA是细胞成分中最容易受到氧化损伤的成分之一，但RNA氧化是否参与AKI的发病机制尚不清楚。研究发现，急性肾小管坏死（ATN）患者的肾脏和AKI小鼠的肾小管上皮细胞（TECs）中RNA氧化水平显著升高，氧化RNA超负荷导致TEC损伤。研究者进一步确定了干扰素刺激基因20（ISG20）是AKI中RNA氧化的新型调节因子。ISG20在肾小管中的特异性缺乏显著加剧了缺血/再灌注诱导的AKI小鼠模型中的肾损伤和RNA氧化，而ISG20通过外切酶活性依赖性方式限制了RNA氧化。重要的是，ISG20的过表达保护了小鼠免受氧化RNA过度产生和肾缺血/再灌注损伤，并改善了随后的蛋白质聚积物积累、内质网应激和未折叠蛋白反应。因此，研究者的发现提供了直接证据，表明RNA氧化参与了AKI的发病机制，而ISG20在氧化RNA的降解中起着重要作用，这表明靶向ISG20处理的RNA氧化可能是AKI的一种创新治疗方法[6]。

ISG20是先天防御抗病毒因子，可以区分自我和非自我翻译。ISG20是一种广谱抗病毒蛋白，被认为可以直接降解病毒RNA。然而，这种抑制机制仍然存在争议。研究者使用水泡性口炎病毒（VSV）作为RNA病毒的模型，表明ISG20通过减少蛋白质合成来干扰病毒复制，而不需要RNA降解。重要的是，研究者证明了ISG20对来自转染DNA的广泛非自我RNA底物具有翻译控制作用，同时保留了内源转录本。这种活性与蛋白质在细胞质加工体中的定位能力相关。最后，这些功能在ISG20小鼠同源物中得以保留，其基因缺失导致小鼠对病毒感染易感性增加。总的来说，研究者的结果表明ISG20是一个重要的防御因子，能够通过翻译调节区分RNA的自身/非自身来源[7]。

ISG20抑制蓝舌病毒复制。ISG20是一种干扰素诱导的外切酶，抑制病毒复制。虽然ISG20被认为可以降解病毒RNA，但ISG20的抗病毒机制和特异性尚不清楚。研究者调查了绵羊ISG20（oISG20）在蓝舌病毒（BTV）感染中的抗病毒作用。研究发现，BTV感染以时间和BTV感染复数（MOI）依赖的方式上调了绵羊ISG20（oISG20）的转录。过表达oISG20抑制了BTV基因组、蛋白质和病毒滴度的产生，而oISG20的敲低增加了病毒复制。oISG20被发现与BTV蛋白VP4、VP5、VP6和NS2共定位，但仅与VP4直接相互作用。外切酶缺陷的oISG20显著降低了BTV复制的抑制作用。此外，突变oISG20和VP4的相互作用减弱，表明与VP4的结合与BTV复制的抑制相关。这些数据表征了oISG20的抗BTV作用，并为进一步探索ISG20对双链RNA病毒抑制机制的探索提供了新的线索[8]。

基于酶解的RNA pull-down鉴定YTHDC2为抗病毒先天反应的抑制剂。先天免疫反应必须在感染的后期及时终止，以防止不必要的炎症。m6A修饰的RNA及其结合伙伴在这一过程中的作用尚不清楚。研究者开发了一种基于酶解的RNA pull-down（eRP）方法，该方法利用链球菌链球菌的免疫球蛋白G降解酶（IdeS）来捕获m6A修饰的RNA相关蛋白。研究者应用eRP捕获与甲基化单链RNA（ssRNA）探针相关联的蛋白，并鉴定了YT521-B同源结构域包含2（YTHDC2）作为甲基化干扰素β（IFN-β）mRNA结合蛋白。YTHDC2在病毒感染的后期在巨噬细胞中诱导，将ISG20（干扰素刺激外切酶基因20）募集到IFN-β mRNA的降解中，从而抑制抗病毒先天免疫反应。在体外和体内，YTHDC2的缺失增加了病毒感染后期的IFN-β产生。研究者的发现建立了一种eRP方法，可以有效地识别RNA-蛋白相互作用，并为了维持稳态而终止先天反应的机制提供了新的见解[9]。

综上所述，ISG20是一种重要的抗病毒因子，在多种病毒感染和疾病中发挥作用。ISG20通过不同的机制抑制病毒复制，包括直接降解病毒RNA、降解脱氨基病毒DNA、翻译抑制病毒RNA和非自我RNA，以及区分自我和非自我翻译。ISG20还在炎症性疾病和急性肾损伤中发挥作用，可能作为潜在的治疗靶点。ISG20的研究有助于深入理解抗病毒免疫反应的机制和疾病的发生发展，为病毒感染和炎症性疾病的治疗和预防提供新的思路和策略。