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氧作為電子傳遞鏈中的最終電子受體，是地球上絕大多數生物能量產生不可或缺的關鍵因子。抗病毒天然免疫應答是機體抵抗病毒感染的第一道防線。盡管人們早已意識到：氧對于機體抗病毒作用可能至關重要，但對于其中的內在機制還知之甚少。
中國科學院水生生物研究所肖武漢研究團隊在前期研究中發現：隨著水體溶氧量的下降，魚體抗病毒基因的表達水平隨之降低，而病毒的擴增卻上升，魚體抗病毒感染的能力顯著減弱。反之亦然。這可能表明水體溶氧的增加可以增強魚體抗病毒感染的能力（Wang et al.,Water Biology and Security,2023）。
他們圍繞這一現象，對其中的機制進行了深入的探究。他們發現：機體氧（O2）感受器——脯氨酸羥基化酶EGLN1能夠利用O2，對抗病毒天然免疫信號通路中的關鍵轉錄因子IRF3的第10位脯氨酸進行羥基化修飾，增強IRF3的磷酸化和二聚化，促進IRF3入核，并發揮其轉錄因子的功能，從而增強干擾素等抗病毒基因的表達。然而，在低氧條件下，由于O2的缺乏，EGLN1的羥基化酶活性被抑制，IRF3的脯氨酸羥基化修飾被阻斷，這導致IRF3的磷酸化和二聚化受到抑制，從而使抗病毒基因的表達下調，機體抗病毒感染的能力隨之減弱。egln1a/egln1b雙敲除的斑馬魚，抵抗草魚呼腸孤病毒（GCRV II）和鯉春病毒血癥病毒（SVCV）感染的能力顯著下降。當利用抑制劑特異性地阻斷脯氨酸羥基化酶的活性后，魚的抗病毒能力也顯著降低。他們更進一步利用條件性敲除小鼠模型和IRF3羥基化修飾位點突變小鼠模型，證實了EGLN1介導的IRF3第10位脯氨酸羥基化修飾，在調控抗病毒天然免疫應答中的重要性與功能保守性。
該研究不僅對理解O2這一非生物因素如何影響機體的抗病毒能力提供了新的見解，而且還為培育既耐低氧又抗病的養殖魚類新品種提供了重要線索。
4月26日，肖武漢團隊在Nature Communications上，在線發表了題為“Oxygen enhances antiviral innate immunity through maintenance of EGLN1-catalyzed proline hydroxylation of IRF3”的研究論文，劉興副研究員、唐金花博士、王子旋博士生為論文的共同第一作者，肖武漢研究員為通訊作者，桂建芳研究員對該項研究工作的開展提供了指導。該研究得到了中國科學院戰略性先導專項B和專項A、國家重點研發計劃、國家自然科學基金、農業生物育種2030、湖北省自然科學基金杰出青年基金等項目的資助。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-47814-3
“鯉魚躍龍門”的典故形象闡釋O2增強機體抗病毒能力的作用機制
鯉魚（轉錄因子IRF3）躍出水面，呼吸更多新鮮的O2從而發生變化（被EGLN1羥基化修飾），幻化為龍（羥基化的IRF3），從而發揮其巨大的抗病毒力量來消滅病毒。
氧氣感受器——EGLN1利用O2羥基化修飾IRF3增強抗病毒天然免疫應答的作用機制
egln1a/egln1b雙敲除或抑制EGLN的酶活顯著降低斑馬魚的抗病毒能力