《Aquaculture》：DICP1-A precisely degrades STING-A but not STING-B to suppress IFN expression through the autophagic pathway in gibel carp
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干扰素负调控因子DICP1-A通过自噬-溶酶体途径调控异源多倍体异育银鳞抗病毒免疫，其与STING-A相互作用导致后者不稳定。研究揭示DICP1-A在CyHV-2感染中上调表达，过表达或敲低该基因分别抑制或增强干扰素信号。通过比较不同亚基因组基因功能，发现DICP1-A仅存在于亚基因组A，而亚基因组B的DICP1-B基因缺失。该机制为多倍体鱼类抗病毒育种提供新靶点。
吴月|李顺|高凡祥|李志|甘瑞海|张灿|杨晓丽|李卓聪|周楚静|王洋洋|徐娜|王学兵|桂建芳|卢龙峰|周丽
中国水产科学院淡水生态与生物技术国家重点实验室，湖北洪山实验室，中国科学院种子设计创新研究院，水生生物学研究所，武汉430072，中国
摘要
多倍体现象驱动了作物和鱼类的基因组进化及驯化过程。来自异源多倍体不同亚基因组的基因共同构成了一个复杂的调控网络。然而，目前对于这些亚基因组来源的同源基因如何在不同程度上影响异源多倍体动物的抗病毒反应仍知之甚少。在本研究中，我们利用吉伯鲤（Carassius gibelio）的GiCB细胞系，探讨了干扰素（IFN）的负调控机制。吉伯鲤是中国重要的水产养殖鱼类，曾遭受由疱疹病毒引起的严重流行病。研究发现，一种含有免疫球蛋白结构域的蛋白质A（DICP1-A）能够抑制干扰素基因A（STING-A）的活性，但对STING-B没有影响。仅在吉伯鲤中检测到dicp1-A基因，而同源基因dicp1-B可能并不存在于现有的Carassius基因组中。Cyprinid疱疹病毒-2（CyHV-2）感染后，GiCB细胞中dicp1-A的表达水平上升。dicp1-A的过表达或敲低分别抑制或增强了干扰素的产生，表明dicp1-A可能具有干扰素的负调控作用。STING作为核心适配蛋白，在激活后促进有效的干扰素生成。有趣的是，尽管dicp1-A能与STING-A和STING-B相互作用，但只有STING-A在dicp1-A存在的情况下表现出稳定性下降。这一过程通过自噬-溶酶体途径实现，其中选择性自噬受体sequestosome 1 A（p62-A）可能在此过程中起关键作用。这些发现为多倍体鱼类中干扰素的复杂调控机制提供了新的见解，并提示dicp1-A可能是提高吉伯鲤抗病毒能力的潜在靶点。
引言
多倍体或全基因组复制（WGD）通常被认为是鱼类驯化的关键因素（Cheng等，2018；Gui等，2022；Huang等，2022；Salman-Minkov等，2016；Zhou和Gui，2017）。由于涉及染色体的不同起源，异源多倍体相关的基因调控更为复杂（Alger和Edger，2020）。除了所有真骨鱼类共有的WGD现象（Amores等，1998；Gan等，2021），一些重要水产养殖鱼类中也多次出现了多倍体现象，包括虹鳟（Oncorhynchus mykiss）（Bobe等，2016）、大西洋鲑（Salmo salar）（Lien等，2016）、普通鲤（Cyprinus carpio）（Xu等，2014）和吉伯鲤（C. gibelio）（Wang等，2022b）。基因组分析表明，普通鲤和鲫鱼（C. auratus）的共同祖先经历了多倍体事件（Xu等，2014；Chen等，2020；Kon等，2020；Luo等，2020；Wang等，2022b）。吉伯鲤是一种重要的水产养殖鱼类，年产量约为300万吨，能够通过单性雌核生殖进行繁殖（Gui，2024；Lu等，2022b；Lu等，2023b；Lu等，2024）。最新研究表明，吉伯鲤拥有两组三倍体基因组（AAABBB，总染色体数约为150条），可能通过自体三倍化从祖先鲫鱼（AABB）演化而来（Wang等，2022b）。对于单拷贝基因，我们的先前研究发现吉伯鲤通常拥有两个不同的同源基因（本研究分别命名为gene-A和gene-B），每个同源基因包含三个核苷酸序列高度一致的等位基因（Gan等，2023；Gan等，2021；Mou等，2022；Mou等，2021；Tong等，2021；Wang等，2022b）。重复的基因在未经严格筛选的情况下被保留下来，可能导致基因丢失或伪基因化，以及转录沉默或表达偏倚（Cheng等，2018；Steige和Slotte，2016）。虽然我们研究了吉伯鲤中重复的foxl2、runx2b和gsdf的功能差异，但还需要进一步研究（Gan等，2023；Gan等，2021；Wang等，2022a）。然而，吉伯鲤中这两组染色体在抗病毒免疫中的相互作用机制仍需阐明。
含有免疫球蛋白结构域的蛋白质（DICPs）是一类新发现的天然免疫受体（IIIRs）。它们最初于2012年在斑马鱼（Danio rerio）基因组中被发现，其特征是含有一个或多个细胞外免疫球蛋白结构域（IGs）和类似于哺乳动物天然免疫受体的信号基序（Haire等，2012；Wcisel和Yoder，2016）。大多数DICP家族成员属于I型跨膜（TM）蛋白，是鱼类特有的基因家族。DICP家族成员通常包含三个结构域：信号肽（SP）、IGs和TM，部分成员还包含免疫受体酪氨酸基抑制基序（ITIM），如DICP1-A（Gao等，2018；Haire等，2012）。最近Cyprinid疱疹病毒-2（CyHV-2）的爆发给吉伯鲤养殖带来了重大经济损失。因此，我们启动了一个育种计划，通过筛选抗病基因（Gao等，2017；Mou等，2022；Mou等，2021）。对不同雌核生殖克隆的转录组进行比较分析后发现，DICP在CyHV-2感染后表达显著上调，提示DICP可能参与抗病毒反应（Gao等，2017）。然而，DICP对抗病毒免疫的具体作用机制及其机制仍不清楚。
干扰素基因（IFN）的刺激因子（STING），也称为MITA，是一种内质网（ER）定位的蛋白质，包含TM结构域、环状二核苷酸结合域（CDN）和C末端尾结构域（CTT）。这些结构域从N端到C端依次排列，负责STING在ER内的功能，包括ER定位、上游信号的识别和下游信号的招募（Ata Ouda Al Masri等，2022；De Oliveira Mann等，2019；Zhong和Shu，2022）。STING是病毒诱导的IFN信号传导的关键介质，在抵御DNA或RNA病毒方面发挥重要作用（Biacchesi等，2012；Chen等，2017；Gong等，2025；Ran等，2014）。STING的过表达可激活IRF3，而STING的敲低则抑制病毒触发的IRF3激活、IFN反应和细胞对病毒感染的抵抗力（Zhong等，2008）。在鱼类中，STING也是发挥抗病毒免疫的关键蛋白，但其活性必须受到严格调控以防止过度产生IFN。例如，斑马鱼的NOD样受体X1（NLRX1）通过招募E3泛素连接酶环指蛋白5（RNF5）来靶向STING，使其通过自噬途径降解，从而减少IFN的产生（Zhao等，2024）。女性偏向的基因cyp19a1a（细胞色素P450，家族19，亚家族A，多肽1a）通过自噬相关蛋白14（ATG14）靶向STING进行自噬降解，导致雌性鱼体的抗病毒反应减弱（Lu等，2022a）。显然，鱼类中STING的调控机制非常复杂，需要进一步研究。
为了进一步探讨DICP1-A的抗病毒机制，我们重点研究了位于亚基因组A中的dicp1-A，其在吉伯鲤雌核生殖克隆A+中的mRNA表达水平相对较高。其在亚基因组B中的同源基因（dicp1-B）在现有的基因组数据集中未被检测到。先前的研究表明，STING可能在真骨鱼类的RNA诱导抗病毒信号传导中起整合适配器的作用（Biacchesi等，2012；Chen等，2017；Gong等，2025；Ran等，2014）。因此，在本研究中，我们使用poly I:C作为强效且常用的抗病毒刺激物来获得可靠的IFN检测结果，然后系统地研究了DICP1-A是否靶向关键的抗病毒适配蛋白（包括MAVS、TBK1和STING）。结果表明，DICP1-A调节IFN表达，并可能在病毒挑战条件下影响宿主反应。本研究旨在揭示DICP1-A调节IFN信号的分子机制，特别是其与关键抗病毒适配蛋白的相互作用及其与自噬途径的关联。通过体内实验，我们发现dicp1-A?/?/?敲低后的吉伯鲤在CyHV-2感染后表现出更强的抗病毒免疫反应和更高的存活率，表明其可能是培育抗病品系的潜在靶点。
实验部分
鱼类、细胞和病毒
吉伯鲤克隆A+通过雌核生殖在中国科学院水生生物学研究所（IHB）的国家水生生物资源中心（NABRC）中进行繁殖和培养。GiCB（吉伯鲤脑细胞）由渔业科学院长江渔业研究所的曾玲冰教授提供。细胞在含有10%胎牛血清（FBS）的199培养基中于28°C、5% CO?条件下培养以维持pH值
DICP1-A抑制poly I:C诱导的IFN产生
先前的转录组分析显示，dicp基因在CyHV-2感染后表达变化最为显著（Gao等，2017）。随后从吉伯鲤中鉴定出亚基因组A中的dicp同源基因（dicp1-A）（Gao等，2018），而鲫鱼和吉伯鲤组装基因组中的dicp1-B区域以及金鱼中的相应区域无法通过基因组映射和对齐程序（GMAP）找到（Wu
讨论
培育抗病品种已成为减轻水生疾病影响的关键策略，关键在于阐明水产养殖物种抗病性状的遗传基础（Gui等，2018；Tong和Sun，2015）。我们之前的研究表明，dicp1-A在吉伯鲤组织中在CyHV-2感染后表达上调（Gao等，2018）。在本研究中，我们进一步观察到CyHV-2感染后的GiCB细胞中dicp1-A的表达增强
CRediT作者贡献声明
吴月：撰写初稿、数据可视化、实验设计、数据整理。李顺：撰写初稿、实验设计、数据整理。高凡祥：实验设计、数据整理。李志：实验设计。甘瑞海：数据整理。张灿：数据整理。杨晓丽：数据整理。李卓聪：实验设计。周楚静：实验设计。王洋洋：实验设计。徐娜：数据整理。王学兵：数据整理。桂建芳：撰写、审稿与编辑、监督
利益冲突声明
作者声明没有已知的可能影响本文研究的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢匿名审稿人在编辑本手稿过程中提供的宝贵建议。本研究得到了国家重点研发计划（2023YFD2400201）、国家自然科学基金（31930111和32102774）、中国科学院的战略重点研究计划（XDA24030104）、农业农村部与农业农村部的农业研究系统（CARS-45-07）、湖北省科技重大项目（2023BBA0010）以及自然的支持
