鄭春福教授團隊最新研究：病毒感染時，細胞里的“糖衣”竟能決定生死？揭秘免疫系統的隱形指揮官

先天免疫系統通過RLR和cGAS-STING兩條通路識別病毒核酸，啟動抗病毒反應。這兩條通路的激活強度需要精確控制：過弱導致病毒逃逸，過強引發自身免疫病。近年研究發現，糖基化是一種關鍵的調控機制。N-糖基化發生在內質網和高爾基體，影響蛋白折疊與定位；O-GlcNAc糖基化發生在細胞質，動態調節蛋白活性。

近期，鄭春福教授團隊在Communications Biology的研究介紹了這兩種糖基化修飾如何調控RLR和cGAS-STING通路中的核心蛋白，以及這一機制在感染、癌癥和自身免疫病中的意義。

研究背景與目的

RLR通路識別RNA病毒，通過接頭蛋白MAVS激活下游轉錄因子IRF3和NF-κB，產生I型干擾素。cGAS-STING通路識別DNA病毒，STING從內質網轉運至高爾基體后聚合，招募TBK1激酶，同樣激活IRF3。兩條通路的共同特點是核心蛋白（MAVS、STING）需要經歷構象變化、蛋白互作和亞細胞定位改變才能發揮功能。

糖基化是常見的翻譯后修飾。N-糖基化在ER腔內發生，由寡糖轉移酶將糖鏈連接至天冬酰胺殘基，影響蛋白折疊和穩定性。O-GlcNAc糖基化由OGT酶催化，將單個GlcNAc連接至絲氨酸或蘇氨酸，可被OGA酶移除，反應速度快且對代謝狀態敏感。這兩種修飾已被證實可直接影響MAVS和STING的功能。

研究方法

研究糖基化對免疫通路調控主要使用以下技術：

質譜分析：鑒定糖基化發生的具體氨基酸位點和糖鏈結構。對O-GlcNAc檢測需要使用電子轉移解離等特殊碎裂模式，因其修飾在電離過程中不穩定。

凝集素和抗體：凝集素如WGA（結合GlcNAc）和AAL（結合巖藻糖）用于富集或檢測糖基化蛋白。抗體RL2和CTD110.6特異性識別O-GlcNAc修飾。

位點突變：將預測的糖基化位點（天冬酰胺或絲氨酸/蘇氨酸）突變為不可糖基化的氨基酸，比較突變體與野生型蛋白的功能差異。

酶抑制劑：OGT抑制劑（OSMI-1、ST045849）和OGA抑制劑（Thiamet-G、PUGNAc）用于上調或下調細胞內O-GlcNAc水平。DON抑制己糖胺合成通路，減少UDP-GlcNAc供給。

代謝標記：使用疊氮基團修飾的糖類似物（如Ac4GlcNAz）喂養細胞，通過點擊化學反應連接熒光或生物素標簽，實現活細胞中糖基化蛋白的可視化和富集。

MAVS的O-GlcNAc雙向調控

MAVS是RLR通路的核心接頭蛋白，其O-GlcNAc修飾存在兩類效應相反的位點。

激活型位點：人MAVS的S366位點在RNA病毒感染后被OGT糖基化。這一修飾促進MAVS與E3泛素連接酶TRIM31的結合，增加K63連接的泛素化，從而增強MAVS聚合和下游信號。將322–347區域內的7個絲氨酸/蘇氨酸同時突變為丙氨酸后，MAVS的O-GlcNAc水平顯著下降，IFN-β啟動子活性降低。

抑制型位點：MAVS第249–257區域在未感染細胞中處于高O-GlcNAc狀態。這一修飾抑制MAVS自我聚合及其與TRAF3的相互作用。仙臺病毒感染后，細胞內OGT轉錄水平下調，該區域的O-GlcNAc減少，MAVS被釋放從而啟動信號。

STING的N-糖基化與O-GlcNAc修飾

STING是內質網跨膜蛋白，其功能依賴兩種糖基化。

N-糖基化：DDOST是寡糖轉移復合體的亞基，負責將糖鏈轉移至STING的天冬酰胺殘基。DDOST缺失或N-糖基化位點突變后，STING無法形成高級寡聚體，IFN-β產生減少。N-糖基化也是STING正確折疊和從內質網輸出所必需的。

O-GlcNAc修飾：人STING的T229位點可被OGT糖基化。DNA病毒感染（如HSV-1）促進細胞葡萄糖代謝，增加己糖胺合成通路產物UDP-GlcNAc，從而提高T229位點的O-GlcNAc水平。T229糖基化促進STING的K63泛素化、二聚化和從內質網向高爾基體的轉運。T229A突變阻斷這些過程，導致IFN-β和IL-6產生下降。在小鼠中，T229A突變或使用HBP抑制劑DON均增加對DNA病毒的易感性。

STING與硫酸化糖胺聚糖的相互作用

STING到達高爾基體后，其表面的正電荷殘基與帶負電的硫酸化糖胺聚糖（如硫酸乙酰肝素）結合。這一結合誘導STING形成更高階的寡聚體，促進TBK1的招募和IRF3磷酸化。糖胺聚糖合成缺陷的小鼠在痘病毒感染后IFN-I反應受損，病毒載量升高。

其他蛋白的間接調控

IRF5：流感病毒感染誘導IRF5 S430位點O-GlcNAc修飾，促進其K63泛素化和活化。在小鼠中，髓系細胞特異性敲除OGT或IRF5可降低病毒誘導的細胞因子風暴，減輕體重下降和肺損傷。

SAMHD1：乙型肝炎病毒感染上調己糖胺合成通路，增加SAMHD1 S93位點O-GlcNAc修飾，穩定其四聚體并提高dNTP酶活性。dNTP耗竭導致病毒DNA復制過程中產生更多異常DNA片段，這些片段被cGAS識別后增強STING通路活性。

OGT與cGAS-STING：在癌細胞中，OGT通過切割HCF-1維持基因組穩定性。OGT抑制或敲除導致HCF-1切割異常，基因組不穩定性增加，胞質自身DNA積累并激活cGAS-STING通路，促進CD8+ T細胞介導的抗腫瘤免疫。

HBP通路連接代謝與免疫

己糖胺合成通路以葡萄糖、谷氨酰胺、乙酰輔酶A和UTP為原料合成UDP-GlcNAc，是OGT的唯一糖供體。病毒感染可調節HBP通量：VSV和HSV-1感染均被報道增加UDP-GlcNAc水平，分別增強MAVS和STING的O-GlcNAc修飾。口服葡萄糖胺（進入HBP途徑）可增強小鼠對RNA病毒的抗性，而HBP抑制劑DON則削弱抗病毒反應。

總結

N-糖基化和O-GlcNAc糖基化是調控RLR和cGAS-STING通路的兩種主要修飾方式。N-糖基化發生在內質網和高爾基體，對STING的折疊、穩定性及轉運至高爾基體是必需的。O-GlcNAc發生在細胞質，由OGT和OGA動態調控，可分別增強或抑制MAVS的活性，并促進STING在T229位點的激活。硫酸化糖胺聚糖與STING在高爾基體的互作進一步促進其聚合。

HBP通路將細胞代謝狀態與O-GlcNAc水平直接關聯，病毒感染可通過調節這一通路改變免疫反應強度。在病毒持續感染、腫瘤免疫逃逸和自身免疫病中，糖基化異常均被觀察到。靶向OGT、OGA或HBP通路的藥物已在動物模型中顯示免疫調節效果，但全身性抑制存在底物廣泛性問題，位點特異性干預是未來方向。

來源：Tong, J., Zhang, W., Xue, M.et al. Glycosylation as a dynamic regulator of RLR and cGAS-STING innate immune signalling pathways. Commun Biol 9, 422 (2026). https://doi.org/10.1038/s42003-026-09767-9

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