模式识别受体（PRR）对致病性核酸的感应不仅会启动抗微生物防御能力，而且还会引起炎症和自身免疫性疾病。E3泛素连接酶在先天反应中至关重要。
近日，中国医学科学院苏州系统医学研究所的曹雪涛院士及医学免疫学国家重点实验室的陈涛涌教授共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy杂志（IF=13）在线发表题为“TRIM41 is required to innate antiviral response bypolyubiquitinating BCL10 and recruiting NEMO”的研究论文，该研究揭示了E3泛素连接酶TRIM41在病毒感染巨噬细胞过程中对BCL10进行K63多聚泛素化修饰，促进其对NEMO及相关激酶的招募，从而增强抗病毒天然免疫应答。另一方面，本研究也首次揭示了BCL10所在的CBM复合体在病毒感染后可以被招募至MAVS、STING信号体并参与抗病毒天然免疫应答。该研究发现了TRIM41在天然免疫应答中的新功能、新底物、新机制，为病毒感染性疾病及相关炎症的治疗提供了新思路。
另外，2021年2月24日，中国医学科学院/北京协和医学院蒋建东，曹雪涛及王琰共同通讯在Signal Transduction and Targeted Therapy（IF=13）在线发表题为“Oral berberine improves brain dopa/dopamine levels to ameliorate Parkinson’s disease by regulating gut microbiota”的研究论文，该研究表明口服黄连素（BBR）可能通过二氢黄连素（细菌硝化还原酶产生的还原性BBR）提供H并促进由二氢生物蝶呤产生的BH4。增加的BH4增强TH活性，从而加速肠道细菌产生L-多巴。总之，BBR可能通过维生素样作用上调肠道菌群中L-多巴的生物合成，从而改善大脑功能（点击阅读）。
2021年2月5日，曹雪涛团队在Annual Review of Immunology（IF=20）在线发表题为“Epigenetic Remodeling in Innate Immunity and Inflammation”的综述文章，该综述着重于两个方面：（a）通过调节基因表达水平，酶活性或染色质修饰剂的基因特异性靶向，在细胞谱系承诺或感染和病原性应激程序上Niche信号如何表达；以及（b）程序化的epiregulome继而介导基因特异性表达的调节，这有助于及时控制先天细胞的发育或对感染和炎症的反应。该综述还将讨论先天免疫代谢重新布线对epiregulome的影响，并推测在探索epiregulome免疫调节剂的先天免疫和炎症的主要调节剂过程中将遇到的一些未来挑战（点击阅读）。
天然免疫系统是人类抵御外界损伤和感染的第一道防线。天然免疫反应触发的前提条件是细胞对病原微生物的识别，而这个过程是通过模式识别受体（Pattern recognition receptors, PRRs）识别病原相关分子模式（Pathogen associated molecular patterns, PAMPs）来实现的。抗病毒免疫是天然免疫系统的重要组成部分，在新冠病毒疫情肆虐的今天，研究天然免疫细胞如何敏感而特异性地识别病毒感染并诱导产生I型干扰素以清除病毒的分子机制，是免疫学界重要科学问题之一。核酸受体（包括DNA、RNA受体）是介导抗病毒免疫的主要模式识别受体，巨噬细胞可以通过cGAS、RIG-I等定位于细胞内的核酸受体识别入侵病毒的核酸成分并通过Sting、Mavs等接头蛋白发挥促进I型干扰素及炎性因子的产生从而帮助机体抵抗病毒的感染。但是，机体是否还存在新的分子及机制来调节抗病毒天然免疫反应，值得进一步探索。
与磷酸化一样，泛素化修饰是机体最重要的蛋白质翻译后修饰方式之一，它们可以通过对底物蛋白进行不同类型的泛素化修饰（如单泛素化、多泛素化、多聚泛素化）从而调节底物蛋白的功能，以往有大量研究表明泛素化修饰可以通过多种机制调节天然免疫及获得性免疫反应。泛素化修饰是一种级联酶促反应，在此过程中，由于E3泛素连接酶具有特异性识别底物的功能而成为了泛素化修饰研究的热点和重点。介于E3泛素连接酶家族成员的庞大性和信号转导调控的精密和复杂性，泛素化修饰在抗病毒天然免疫应答中的调控功能仍然值得我们进行深入的研究。
CARD蛋白（caspaserecruitment domain）-BCL10 (B cell lymphoma 10)-MALT1（mucosa-associated-lymphoid tissue lymphoma-translocation gene 1）信号复合体, 也被称为CBM复合体，它可以调控多种受体（主要为TCR/BCR受体）下游NF-κB信号的活化。然而，CBM复合体是否在PRR受体尤其是胞内核酸受体下游发挥调控功能仍然知之甚少。在CBM复合体中，BCL10作为CBM复合体组装的支架之一，对IKK和NF-κB的激活发挥着重要的作用。以往的研究表明BCL10的翻译后修饰可能是其发挥调节功能的潜在机制。TCR活化后可以磷酸化BCL10，该环节可以调节IKK和NF-κB激活。另一方面，已经证实BCL10也可以在TCR下游信号活化后被泛素化，并且对后续的NF-κB的活化发挥重要的功能。但是，在天然免疫应答过程中，BCL10是否会发生泛素化，其泛素化是否具有调控功能以及介导BCL10泛素化修饰的E3泛素链接酶均是未知。
本项目前期研究中，研究人员利用VSV感染巨噬细胞模型和基因芯片技术，分析出了对VSV感染存在反应性的E3泛素连接酶，并利用小RNA干扰技术对这些E3在抗病毒天然免疫应答中的功能进行了筛选，发现干扰TRIM41可以抑制巨噬细胞中RNA病毒VSV及DNA病毒HSV介导的IL-6、TNF-α以及IFNβ的产生。因此，研究人员构建了TRIM41的基因敲除小鼠，深入研究了其在抗病毒天然免疫应答中的功能。在敲除TRIM41的小鼠骨髓来源巨噬细胞中，核酸类似物、相关病毒、细菌及自身核酸增加所诱导产生的IL-6、TNF-α以及IFNβ均明显的减少。TRIM41敲除小鼠中，VSV、HSV-1以及李斯特菌所诱导产生的炎症因子和干扰素的水平更低，肝脏的损伤和炎性改变更少，但病原体在TRIM41敲除小鼠组织器官中的生长能力更强，导致了小鼠的生存期明显缩短。以上结果证明TRIM41可以促进抗病毒天然免疫应答。
为了研究TRIM41发挥抗病毒效应的机制，课题组首先进行了荧光素酶报告基因实验，结果提示TRIM41可以促进抗病毒关键接头蛋白MAVS、STING介导的NF-κB及IFNβ报告基因的活化。信号通路研究发现，TRIM41可以促进NF-κB、JNK、p38以及TBK1-IRF3信号的活化。随后，研究人员利用免疫共沉淀、质谱分析、GST pulldown、荧光共聚焦技术及体外泛素化研究体系从不同角度证实，在病毒刺激巨噬细胞后，TRIM41可以通过其PRY-SPRY结构域与BCL10的CARD结构域发生直接结合，并可以促进BCL10的K63多聚泛素化修饰，该关键修饰可以促进BCL10对NEMO的招募。近一步研究证实，在病毒刺激巨噬细胞后，抗病毒关键接头蛋白MAVS和STING可以招募CARD蛋白和BCL10，TRIM41则可以通过BCL10促进MAVS、STING对NEMO及其相关的IKK信号复合体、TAK1、TBK1的招募，从而介导核酸受体下游信号的活化，促进炎性因子和干扰素的产生。
最后，研究人员利用CRISPER/CAS9技术构建了BCL10及NEMO敲除的RAW264.7细胞系，同时构建了BCL10的K31/K63位点及NEMO泛素结合位点的突变体，并利用敲除及rescue实验证实，BCL10 K31/K63位点的K63多聚泛素化修饰及NEMO与K63多聚泛素链的结合能力对于TRIM41抗病毒效应的产生及MAVS、STING下游信号复合体的组装是至关重要的。该结果提示TRIM41促进抗病毒天然免疫应答的功能依赖于BCL1O及NEMO。
总之，该研究有以下两方面创新性发现：1：首次报道了TRIM41在巨噬细胞中可以通过促进BCL10的K63多聚泛素化修饰及其对NEMO的招募促进RIG-I/MAVS、cGAS/STING下游信号的活化，从而促进抗RNA和DNA病毒的天然免疫应答，同时也首次找到了BCL10参与天然免疫应答的证据及该过程中介导其泛素化修饰的关键E3泛素连接酶。2：证明了CBM复合体参与天然免疫核酸受体下游信号复合体的组成及活化，丰富了CBM复合体在巨噬细胞中的功能。该研究为抗感染免疫与炎症相关疾病的干预提供了新的理论基础。
该论文的共同通讯作者为中国医学科学院苏州系统医学研究所的曹雪涛院士及医学免疫学国家重点实验室的陈涛涌教授，中国医学科学院苏州系统医学研究所的俞宙副研究员为第一作者，浙江大学医学院免疫学研究所的李雪莲博士及医学免疫学国家重点实验室的杨明金副教授为共同第一作者。该项研究受到了国家自然科学基金项目、中国医学科学院医学与健康创新工程、国家重点研发计划等的资助。
