摘要
在脊椎动物中，干扰素(Interferon，IFN)反应在机体应对各种病毒入侵中发挥重要作用。研究表明，IFN基因的表达受到一类转录因子家族IRF(Interferon regulatory factor)家族成员的精确调控。硬骨鱼类IRF家族不仅包括在哺乳类中保守的9个IRF成员，还包括IRF10和IRF11。IRF10也存在于鸟类基因组中。关于IRF11的进化起源目前还有不同观点，且IRF11在鱼类IFN抗病毒免疫反应中的功能及其分子机制还没有研究报道。 搜寻公共数据库中的基因组数据，结果显示，IRF11起源于硬骨鱼类并且只存在于硬骨鱼类。因此，IRF11是硬骨鱼类特有的IRF家族基因。斑马鱼IRF11能被鲤春病毒血症病毒（Spring viremia of carp virus，SVCV）、poly(I∶C)等诱导表达，但与斑马鱼IRF1相比，在细胞内IRF11诱导倍增水平较低。进化树分析显示，鱼类IRF11基因与脊椎动物的IRF1和IRF2具有相似的进化距离，表明目前在斑马鱼基因组的注释中，将斑马鱼IRF11和IRF1分别命名为IRF1a和IRF1b不仅没有依据，而且已经引起功能认知混淆。 过量表达斑马鱼IRF11显著抑制SVCV在培养细胞中的复制，同时显著诱导细胞IFN抗病毒免疫反应。比较研究斑马鱼IRF1/3/7/11的转录激活能力，发现IRF3和IRF11分别是激活斑马鱼IFNφ1和IFNφ3基因启动子能力最强的两个转录因子。相应地，IRF11在体内和体外都能与斑马鱼IFNφ1/φ3启动子DNA结合。比较研究发现，IRF11和IRF1分别与斑马鱼IFN基因启动子DNA上不同的IFN刺激反应元件（IFN-stimulated response element，ISRE）/IRF结合元件(IRF-binding element，IRF-E)结合、从而调控IFN基因的转录。结构域分析揭示IRF11蛋白N端DBD(DNA-binding domain，DBD)具有体外结合IFN基因启动子DNA的能力，但是，单独的DBD结构域并不能在细胞内驱动IRF11蛋白与IFN基因启动子结合。IRF11结合DNA的能力以及调控IFN基因表达能力与三个关键氨基酸位点K78、R82、C83直接相关，而其中的K78和R82也部分参与IRF11的亚细胞定位。 IRF11蛋白组成型定位在细胞核中。缺失分析、单个氨基酸位点突变分析、以及多个氨基酸位点结合突变分析发现，斑马鱼IRF11蛋白的组成型核定位由一个非经典的三联体NLS(Nuclear localization signal，NLS)驱动。三联体NLS由3个单独的基序构成，其中两个（75KTWKANFR82和97RSIKKGH103）位于DBD结构域中，另外一个位于紧邻DBD结构域的C-端（119RRRKAALRYSDTDSK133）。IRF11的完全核定位需要完整的三联体NLS，因为单独一个和两个基序都不能有效驱动IRF11蛋白完全定位在细胞核中。有意思的是，K78和R82位于三联体NLS的第一个基序NLS1中，表明斑马鱼IRF11的NLS具有驱动IRF11蛋白的细胞核定位和结合启动子DNA的双重功能。尽管哺乳类IRF家族蛋白序列同源很高，但是目前的细胞核定位研究结果发现，驱动不同IRF蛋白细胞核定位的NLS并不保守。进一步序列比对发现，决定IRF11蛋白细胞核定位和DNA结合的两个关键氨基酸K78和R82在脊椎动物IRF家族蛋白中非常保守，位于蛋白N端DBD结构域的α3螺旋中。因此，作为调控IFN表达的关键转录因子，NLS具有核定位和DNA结合双重功能至少是一部分IRF家族蛋白所具有的共性特征。 我们的研究结果表明，斑马鱼IRF11通过一个整合了组成型入核和结合IFN基因启动子DNA双重功能的三联体NLS来调控IFN基因的转录表达。由于IRF11是一个硬骨鱼类特有的转录因子，因此，我们的研究结果揭示了一种硬骨鱼类特异的干扰素抗病毒免疫反应的调控机制。
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