InvivoGen带您读文献之“STING与病毒防御”

天然免疫是宿主的第一道防线。站在“长城”上的天然免疫感受器实时监控并识别外来入侵的病原微生物，并启动抗微生物免疫应答。当微生物进入宿主细胞，活化不同的胞浆感受器，而由不同的胞浆感受器启动的信号最终都被STING受体接收，后者诱导产生I型干扰素和促炎性细胞因子。随着STING抗病毒应答研究的深入，更多的疑问也被提出，例如STING是如何与不同胞浆核酸感受器或适配器协同完成抗病毒免疫应答。InvivoGen公司提供全系列STING相关产品，协助您深入开展STING研究。

InvivoGen提供的STING相关产品

STING 配体： 2’3’-cGAMP – 3’3’-cGAMP – c-di-GMP – c-di-AMP …

STING 变异株： STING-WT – hSTING-HAQ – hSTING-H232 …

STING 敲除细胞：RAW-Lucia™ ISG-KO-STING Cells – THP1-Dual KO-STING Cells…

STING 报告基因细胞系：RAW-Lucia™ ISG Cells – THP1-Blue™ ISG Cells …

ELISA 试剂盒：LumiKine™ Xpress hIFN-α – LumiKine™ Xpress hIFN-β …

更多产品信息，请访问www.invivogen.cn

STING 与病毒防御–

宿主细胞接触病毒后会立即启动天然免疫应答，包括诱导产生I型干扰素和促炎性细胞因子，以便清除入侵的病原。最近研究发现，在病毒感染后，可被细胞内受体IFI16，cGAS和STING识别并激活I型干扰素信号通路，这样的防御机制涵盖DNA病毒和RNA病毒。研究HSV-1和CMV等DNA病毒时发现，病毒基因组DNA可以结合DNA感受器-IFI16和cGAS，从而揭示了外源基因组的DNA识别机制[1,13]。研究证明病毒感染宿主细胞后，将其基因组DNA被释放到细胞内，后者可激活STING-TBK1依赖的免疫应答[2,3,4]，也有研究指出，病毒感染后可以引起细胞应激，触发线粒体释放DNA到胞浆，活化cGAS-STING信号通路[22]。随着研究的深入与拓展，科研人员发现STING在RNA病毒应答中也扮演重要角色。过表达STING可以抑制新城疫病毒和禽流感病毒的复制，而这个防御机制并不依赖于RIG-I和cGAS[5,6]。敲底STING的表达水平，也可以提高登革热病毒的复制[7,8]。丙型肝炎病毒调节STING的应答机制虽然存在一些小的争议，不过可以确定的是，丙型肝炎病毒刺激STING敲除的细胞并不能引起I型干扰素的产生[9,10]。RNA病毒也存在一些含有DNA的核酸结构，逆转录病毒在复制过程中产生的反转录DNA中间体如RNA：DNA，单链DNA，亦激活DNA感受器。HIV-1在侵染细胞中释放的单链DNA可被cGAS识别，激活I型干扰素[11, 23]。在病毒感染过程中，不同来源的DNA活化cGAS-STING通路的机制还需要进一步探明。    

越来越多的迹象表明，被感染的细胞不仅可以识别DNA完成自身防御，同时将cGAMP通过缝隙连接（gap junction）传递到临近细胞，从而激活STING依赖的I型干扰素表达[24]；另外，有报道指出病毒颗粒可装配cGAMP，从而传递并激活天然免疫应答[25]。以上研究揭示了STING在病毒防御中的核心作用，为预防或治疗传染性疾病提供新线索。

STING 与病毒拮抗免疫防御策略–

在病毒和免疫系统共同进化的压力下，病毒学会了如何与免疫系统对抗并成功入侵宿主的技能。抑制I型干扰素应答是病毒入侵的关键机制。据报道，疱疹病毒家族通过不同的策略抑制STING-TBK1信号通路，如降解或锁住IFI16[4,13]；抑制cGAS的酶活性[15]；或抑制STING和TBK1的相互作用[16]。其它病毒也有对应STING通路的抑制策略。乙型肝炎病毒可以促使STING降解从而抑制其功能[17]。DNA肿瘤病毒中，乳头瘤病毒的E7蛋白和腺病毒的E1A蛋白可拮抗cGAS-STING通路，从而抑制免疫应答[19]。除DNA病毒外，RNA病毒也具有调剂STING的能力。虽然这看起来违背常理，不过已发表的数据表明RNA病毒具有不同的抑制STING应答方式。登革热病毒编码的NS2B3蛋白酶可作用于人源STING的氨基酸末端，裂解人源STING，而鼠源STING对NS2B3蛋白酶具有抗性 [7,8]。丙型肝炎病毒编码的NS4B蛋白可阻断STING和TBK1的相互作用[10]；A型流感病毒的血凝素蛋白可阻止STING二聚体形成[6]; HIV干扰STING与TBK1的相互作用[21]。随着科研工作的深入，病毒逃避免疫识别的机制也逐渐清晰，研究重点需转向关于体内（in vivo）的感染机制。随着对致病性病毒疾病的认知不断积累，病毒感染细胞的作用靶点以及病毒逃避免疫防御的机制都是未来抗病毒新药研发的参考依据。

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上海金畔生物科技有限公司

InvivoGen解码STING

STING（干扰素基因刺激物）是天然免疫学研究和免疫治疗领域的新贵，它可被小核酸，包括cyclic dinucleotide（CDNs）所激活，从而诱导I型干扰素和其它炎症因子的产生。STING的配体包括微生物在感染过程中释放的CDNs，和cGAS应答胞浆DNA过程中产生的内源性CDN 2’3’-cGAMP。关于STING的功能、STING与其它核酸感知物及配体间的相互作用、STING在感染性疾病，癌症，自身免疫病及疫苗佐剂中的作用等，虽然文献报道与日俱增，却仍有很多研究需要深入探讨。InvivoGen公司提供全世界最全的STING产品，协助您研究STING应答机制以及STING相关疾病的治疗。

STING – STING（Stimulator of interferon genes，干扰素基因刺激物，又名TMEM173、ERIS、MITA、MPYS、NET23），是一个内质网接头和感知蛋白，它在天然免疫反应中发挥重要作用，特别是在维持机体动态平衡、抵御外来感染以及预防肿瘤和自身免疫病方面。STING活化之后，通过TBK1（TANK结合激酶1）/ IRF3（干扰素调节因子3）1信号通路来诱导I型干扰素（如IFN–β）的表达，还可通过NF-kB信号通路来调控炎症因子（如TNF-α和IL-6）的表达1，2。这些细胞因子可高效调控一系列下游分子事件，包括多种免疫细胞、其它细胞因子和趋化因子。

STING和Cyclic dinucleotide – STING可被小核酸，即cyclic dinucleotide（CDNs）活化，这些CDNs包括c-di-GMP3、c-di-AMP4和cGAMP5，6。值得一提的是，在STING被发现之前，其中一些CDNs已被证明是微生物中的重要第二信使分子。十年前，c-di-GMP已被发现可在哺乳动物细胞（真核细胞）中引起强烈的免疫反应；直到最近，它和其它CDNs才被发现是STING的激动剂。外来微生物感染过程中，宿主细胞表达的STING可被侵袭微生物释放的CDNs激活。

Cytosolic DNA，cGAS和STING – 最近天然免疫学研究领域的一个重大突破是多细胞生物体cGAMP和胞浆DNA感受因子，以及cGAS（环-GMP-AMP合成酶）被几个实验室同时发现5，7。监测到病毒、细菌或细胞浆中的内源DNA后，cGAS诱导产生cGAMP，cGAMP与STING结合后诱导I型干扰素的产生。

Microbial vs. metazoan CDNs – （微生物和多细胞生物的CDNs）– 非常有趣的是，后来人们才发现多细胞生物体也可以合成内源的CDNs来激活STING。对于微生物的CDNs，两个核苷酸之间是通过经典的磷酸二酯键[G(3’,5’)pA(3’,5’)p]相连接的；与此不同的是，多细胞生物体的CDNs，两个核苷酸之间通过非经典的磷酸二酯键a[G(2’,5’)pA(3’,5’)]相连接6，8。因而产生了细菌CDN的3’,3’-cGAMP和哺乳动物cGAS-cGAMP的2’,3’-cGAMP两种不同命名方式。有意思的是，细菌3’,3’-cGAMP和多细胞生物2’,3’-cGAMP结合在STING的同一活性部位上9。

CDNs的体内稳定性 – CDNs在体内可被多种核酸酶和磷酸二酯酶降解，其中一些具有高度特异性。特别是，ENPPI酶可降解2’,3’-cGAMP却不能降解它的合成类似物二聚寡核苷酸类似物或经典的3’,3’-cGAMP25。其中一些酶对于微生物感染过程至关重要，例如，结核分枝杆菌（Mycobacterium tuberculosis）能够成功感染宿主的重要原因之一就是致病菌能够利用它的磷酸二酯酶降解自己的c-di-AMP，从而阻止其对宿主STING通路的激活26。因此，利用STING作为药物靶点的策略之一就是设计人工合成不能被酶解的CDNs。

STING和其它核酸感受器 – 越来越多的证据表明cGAS是最为关键的细胞浆DNA感受器，可以引起STING的活化。STING上游的一些其它感受分子可能与其有相互作用，包括IF11610、DDX4111、MRE1112和IFIX13（如图所示）。除了可对胞内DNA产生反应外，STING还可参与RIG-1识别病毒RNA后激活的信号通路，这些病毒包括日本脑炎病毒、新城疫病毒和水疱性口炎病毒14。STING、cGAS和其它DNA感受分子间的相互作用需要进一步阐明。

STING和人类健康 – 作为细胞因子信号通路的调节者，STING与多种疾病的病理及临床表症密切相关，包括前面提及的感染性疾病、癌症和自身免疫病。 一般情况下，STING的正常活性维持免疫系统的正常功能，STING活性缺失导致免疫缺陷，STING过度活化导致免疫过激。值得一提的是，cGAS/STING信号通路的正常活化可引发机体对肿瘤细胞的免疫应答15，16，进而增强肿瘤放射疗法的疗效：cGAS可感知被杀死的肿瘤细胞释放的DNA，来活化STING来诱导树突状细胞产生I型干扰素，进而激活潜在的抗肿瘤免疫反应17。STING活性的缺失可引发肿瘤或一些特定的病毒感染18，19。例如，登革病毒的蛋白酶NS2B3可通过降解STING来阻碍IFN–α/β的产生20。因此，可激活STING的CDNs被广泛用作疫苗佐剂或免疫激活剂21，22。反之，过度的STING活性被认为与多种自身免疫病有关，包括狼疮23 和SAVI（STING-Associated Vasculopathy with Onset in Infancy）24。综上，STING激动剂可通过激活STING从而达到疾病治疗的效果，而STING抑制剂亦可以调节STING而控制持续活化的细胞因子来降低危害。

STING的基因多样性 – 人源STING由Tmem173基因所编码，在人群中具有多个剪接体，最为常见的是R232剪接体，被作为野生型。最新研究表明，STING剪接体间的微小区别可导致重大的功能差异。例如，R232Q突变体感知微生物CDNs的能力相对于野生型显著降低；另一个突变体，V155M，是一个功能增强型突变，能够组成性激活STING，上调I型干扰素的表达，从而导致自身炎症性疾病23,24。深入了解STING剪接体的临床意义将有助于以STING为基础的诊断治疗手段的开发。

InvivoGen和STING – InvivoGen公司提供最全面的STING相关产品，并不断更新产品目录，帮助您进行STING领域的体内和体外研究，其中包括STING激动剂、各种STING剪接体质粒、STING报告细胞系（包括STING敲除细胞系）、Ⅰ型干扰素的ELISA试剂盒和CDN磷酸二酯酶（ENPPI）质粒。我们紧随科研新发现的脚步，不断更新STING配体，包括天然CDNs和类似合成物等。我们还提供癌症治疗剂DMXAA，STING的鼠源特异性激动剂。另外，我们研发了一系列STING-IFN信号通路中多种重要分子的基因敲除THP-1，RAW细胞系、及以这些基因为靶点的siRNA。这些基因包括TBK1和IRF3，以及最近被证明与cGAS/STING有相互作用的蛋白，例如AIM2，IFI16，cGAS，DDX41，TREX1和RIG-I。

STING报告细胞系

STING激活后通过IRFs（干扰素调节因子）来诱导ISG（干扰素激活基因）的表达。为了方便您分析研究STING的配体，InvivoGen开发了STING被敲除（knockout）的稳定的报告细胞系。这些细胞系采用IRF诱导的分泌型的报告蛋白，SEAP（分泌型碱性磷酸酶）或Lucia荧光素酶作为监测指标。

种属 产品名称 货号 人源 THP1-Dual™ cells thpd-nfis THP1-Dual™ KO-STING cells thpd-kostg THP1-Dual™ KO-TREX1 cells thpd-kotrex THP1-Dual™ KO-IFI16 cells thpd-koifi16 THP1-Dual KO-MyD Cells thpd-komyd THP1-Blue™ ISG Cells thp-isg

Ⅰ型干扰素ELISA检测试剂盒 – LumiKine™

LumiKine™是InvivoGen公司提供的新一代免疫试剂盒，可快速、灵敏、特异性检测细胞因子，特别是Ⅰ型干扰素的水平。通过采用光敏快速的Lucia荧光素酶（QUANTI-Luc™）生物发光监测系统替代了传统ELISA的以吸光度为基础的酶联免疫法，亦可通过streptavidin结合剂，用普通的酶标仪进行检测。

参考文献: 

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