バリア・ツー・オートジョイントインテグレーション因子1は基底性cGAS-STING応答に対して保護する

Barrier-to-Autointegration Factor 1 Protects against a Basal cGAS-STING Response.

• Hongming Ma
• Wei Qian
• Monika Bambouskova
• Patrick L Collins
• Sofia I Porter
• Andrea K Byrum
• Rong Zhang
• Maxim Artyomov
• Eugene M Oltz
• Nima Mosammaparast
• Jonathan J Miner
• Michael S Diamond

抄録

細胞内抗ウイルス反応を活性化する病原体認識受容体経路は十分に解明されているが、持続的なシグナル伝達や免疫介在性の損傷を防ぐために、宿主がどのようにこの反応を制御しているかについてはあまり知られていない。我々は、インターフェロン刺激遺伝子（ISG）の発現を調節する宿主因子を同定するためにゲノムワイドな CRISPR-Cas9 スクリーニング法を用いて、DNA 結合タンパク質であるバリア-to-autointegration factor 1（Banf1）を、基底細胞内免疫の調節因子として同定した。Banf1を遺伝子編集によりアブレーションすると、宿主防御遺伝子近傍のクロマチンが活性化され、それに伴い、 , (viperin) , , , , などのISGの発現が増加した。共焦点顕微鏡と生化学的研究により、Banf1 発現の喪失は、ベースラインでの細胞質二本鎖DNA の高レベル化をもたらすことが明らかになった。本研究では、細胞質DNAレベルとcGAS依存性ISGホメオスタシスの調節におけるBanf1の未知の役割を明らかにし、細胞内自然免疫応答を促進または抑制するための治療法の方向性を示唆した。インターフェロン（IFN）シグナル伝達経路は、多様なウイルス性病原体の感染を制限するための重要な宿主メカニズムであるが、ベースラインで、あるいは免疫応答の状況下で、その自由奔放な活性が宿主細胞の損傷や損傷を引き起こす可能性がある。ここでは、ゲノムワイドな CRISPR-Cas9 スクリーンを用いて、基底細胞の内在性免疫のモジュレーターとして DNA 結合タンパク質である Barrier-to-autointegration factor 1 (Banf1) を同定した。Banf1の発現を失うと、ベースラインでの細胞質二本鎖DNAのレベルが高くなり、これがcGAS-STING-IRF3軸を介したIFN刺激遺伝子発現の引き金となった。我々の実験は、Banf1が細胞質における自己DNAの蓄積を防ぐことで基底性炎症を制限する制御ネットワークを定義している。

Although the pathogen recognition receptor pathways that activate cell-intrinsic antiviral responses are well delineated, less is known about how the host regulates this response to prevent sustained signaling and possible immune-mediated damage. Using a genome-wide CRISPR-Cas9 screening approach to identify host factors that modulate interferon-stimulated gene (ISG) expression, we identified the DNA binding protein Barrier-to-autointegration factor 1 (Banf1), a previously described inhibitor of retrovirus integration, as a modulator of basal cell-intrinsic immunity. Ablation of Banf1 by gene editing resulted in chromatin activation near host defense genes with associated increased expression of ISGs, including , (viperin), , and The phenotype in Banf1-deficient cells occurred through a cGAS-, STING-, and IRF3-dependent signaling axis, was associated with reduced infection of RNA and DNA viruses, and was reversed in Banf1 complemented cells. Confocal microscopy and biochemical studies revealed that a loss of Banf1 expression resulted in higher level of cytosolic double-stranded DNA at baseline. Our study identifies an undescribed role for Banf1 in regulating the levels of cytoplasmic DNA and cGAS-dependent ISG homeostasis and suggests possible therapeutic directions for promoting or inhibiting cell-intrinsic innate immune responses. Although the interferon (IFN) signaling pathway is a key host mechanism to restrict infection of a diverse range of viral pathogens, its unrestrained activity either at baseline or in the context of an immune response can result in host cell damage and injury. Here, we used a genome-wide CRISPR-Cas9 screen and identified the DNA binding protein Barrier-to-autointegration factor 1 (Banf1) as a modulator of basal cell-intrinsic immunity. A loss of Banf1 expression resulted in higher level of cytosolic double-stranded DNA at baseline, which triggered IFN-stimulated gene expression via a cGAS-STING-IRF3 axis that did not require type I IFN or STAT1 signaling. Our experiments define a regulatory network in which Banf1 limits basal inflammation by preventing self DNA accumulation in the cytosol.

Copyright © 2020 Ma et al.