2025年1月15日，中國科學(xué)院水生生物研究所肖武漢研究員團隊在《美國科學(xué)院院刊》上，在線發(fā)表了題為“Direct lysine dimethylation of IRF3 by the methyltransferase SMYD3 attenuates antiviral innate immunity”的研究論文。

抗病毒天然免疫應(yīng)答是機體抵御病毒入侵的第一道防線，干擾素調(diào)控因子IRF3/7是抗病毒天然免疫應(yīng)答的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄因子。當(dāng)RNA病毒或DNA病毒侵染宿主后，模式識別受體識別病毒RNA或DNA，再經(jīng)由一系列信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，最終導(dǎo)致轉(zhuǎn)錄因子IRF3/7的激活，從而誘導(dǎo)干擾素等抗病毒基因的表達，發(fā)揮抗病毒的功能。為了既能快速感應(yīng)病毒的入侵，又防止過度激活對機體造成免疫損害，轉(zhuǎn)錄因子IRF3/7的活性需要被精準(zhǔn)調(diào)控。

前期研究發(fā)現(xiàn)，魚的耐低氧和抗病感染之間存在交互影響。利用多組學(xué)技術(shù)和聯(lián)合比較分析，研究團隊篩選到一些同時影響魚類耐低氧性狀和抗病性狀的基因，其中包括甲基轉(zhuǎn)移酶SMYD3。SMYD3能以酶活非依賴的方式穩(wěn)定低氧誘導(dǎo)因子HIF-1α，從而激活低氧信號通路；smyd3缺失的斑馬魚在生長、發(fā)育和繁殖等方面與野生型斑馬魚相比無明顯差異，但是耐低氧能力顯著增強。在此基礎(chǔ)上，研究團隊進一步解析了SMYD3在調(diào)控機體抗病毒天然免疫應(yīng)答中的作用和分子機制，發(fā)現(xiàn)：

SMYD3能與抗病毒天然免疫應(yīng)答通路中的關(guān)鍵轉(zhuǎn)錄IRF3和IRF7直接結(jié)合，并且對IRF3蛋白的第39位以及IRF7蛋白第51位的賴氨酸殘基進行甲基化修飾，以酶活依賴的方式抑制IRF3/7的磷酸化和二聚化，從而抑制干擾素等抗病毒基因的表達，因此，在RNA病毒和DNA病毒感染時均起到抑制天然免疫應(yīng)答的作用。

在體實驗表明，smyd3敲除的斑馬魚其抵御草魚呼腸孤病毒（GCRV）和鯉春病毒血癥病毒（SVCV）感染的能力顯著增強。研究團隊進一步利用小鼠模型證實了SMYD3的這一調(diào)控模式在脊椎動物中的功能保守性。此外，抑制SMYD3的甲基轉(zhuǎn)移酶活性，可以顯著增強抗病毒基因的表達和機體的抗病毒能力。

此外，該團隊利用CRISPR/Cas9基因編輯技術(shù)，對草魚smyd3基因進行了敲除，對F0代嵌合體的表型比較分析表明：草魚smyd3基因的缺失，顯著增強了草魚的耐低氧能力和抗草魚出血病病毒（GCRV II型）感染的能力。相應(yīng)的研究結(jié)果已申請發(fā)明專利，這為培育既耐低氧又抗出血病的草魚新品種奠定了基礎(chǔ)。

該研究得到了中國科學(xué)院基礎(chǔ)與交叉前沿科研先導(dǎo)專項“大宗水產(chǎn)動物重大病毒病害致病機理與高效防控技術(shù)”等項目的資助。