固有免疫（innate immunity）是机体抵御病毒入侵的第一道防线，在病毒感染早期迅速响应，激活抗病毒信号并释放I 型干扰素在内的多种抗病毒基因来抵抗病毒感染[1]。cGAS-STING抗病毒固有免疫信号通路介导机体识别病毒DNA，并进一步诱导Ⅰ型干扰素和干扰素刺激基因的表达来完善机体病毒抗病毒防御体系。因此，cGAS-STING介导的DNA信号识别是启动宿主病毒免疫应答的关键步骤。
病毒感染诱导免疫细胞代谢重编程，进而促进病毒复制和免疫逃逸。多种病毒通过操纵宿主脂肪酸代谢如胆固醇代谢、脂质过氧化和利用脂肪酸参与蛋白质翻译后修饰来抑制宿主固有免疫反应，并形成持续性感染。豆蔻酸（myristic acid，C14：0）作为一种天然长链饱和脂肪酸参与多种细胞内生理活动。此外，豆蔻酸作为N-豆蔻酰化修饰的原料，通过翻译后修饰蛋白质介导蛋白质的亚细胞定位和蛋白质相互作用。然而，病毒利用脂肪酸代谢来调节cGAS-STING抗病毒固有免疫反应的机制尚不完善，豆蔻酸在其中发挥的功能亦不明晰。该研究揭示了豆蔻酸作为一种代谢检查点，通过平衡STING依赖性自噬和IFN反应来维持免疫稳态。
为了研究巨噬细胞中多种长链脂肪酸在cGAS-STING通路中潜在的调节机制，作者首先分析了小鼠原代腹腔巨噬细胞（PM）中cGAS信号通路激活的脂肪酸表达模式。单纯疱疹病毒1（HSV-1）感染选择性的降低了豆蔻酸（C14:0）的细胞内水平。豆蔻酸抑制cGAS介导识别的HSV-1感染和干扰素刺激DNA（ISD）诱导的IFN-β分泌和mRNA表达。然而，由RIG-I介导识别的RNA病毒仙台病毒（SeV）所诱导的IFN-β表达不受豆蔻酸的影响。因此，豆蔻酸选择性抑制cGAS依赖性抗病毒固有免疫（图1）。
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
接下来作者探究了豆蔻酸与体内病毒感染的生理和病理相关性。在HSV-1感染后，豆蔻酸处理小鼠的肺中HSV-1的含量远高于对照小鼠，且存在更明显的炎症细胞浸润。此外，相比于对照小鼠，豆蔻酸处理小鼠在HSV-1感染后的生存率显著降低。因此，豆蔻酸是cGAS依赖性抗病毒固有免疫的内源性抑制剂（图2）。
图2 豆蔻酸在体内针对性抑制HSV-1引起的免疫反应
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
接下来，作者阐明了豆蔻酸抑制cGAS依赖性通路传导的节点。cGAS-STING诱导的IFN-β荧光素酶活性在豆蔻酸处理的HEK293T细胞中受到显著抑制，而TBK1和IRF3诱导的IFN-β荧光素酶活性并无差异，表明豆蔻酸可能靶向cGAS或STING。然而，豆蔻酸对cGAS与ISD的结合能力没有影响，也不能进一步降低HSV-1感染导致的cGAMP的产生，表明豆蔻酸可能靶向STING或其下游靶标。接下来，作者检测了豆蔻酸在STING直接激活中的作用，豆蔻酸处理显著抑制cGAMP和DMXAA诱导的IFN-β分泌和mRNA表达及TBK1、IRF3和STAT1的磷酸化。因此，豆蔻酸靶向STING，而非cGAS（图3）。
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
STING激活后，STING从ERGIC转运到高尔基体，期间STING募集并激活TBK1并导致I型IFN的分泌。与此同时，ERGIC上STING诱导自噬体的形成，进而引起STING-TBK1复合物的自噬降解。作者发现，豆蔻酸以剂量依赖性方式抑制STING复合体中STING、TBK1和IRF3蛋白表达。然而，在STING缺陷型PM中，豆蔻酸在HSV-1感染或cGAMP刺激后并未降低TBK1蛋白表达。自噬-溶酶体降解途径抑制剂（3-MA和氯喹）可逆转豆蔻酸诱导的STING依赖的蛋白降解，并非蛋白酶体途径抑制剂MG132。豆蔻酸处理促进HSV-1感染诱导的STING-LC3斑点形成，以及cGAMP诱导的LC3-I向LC3-II的转化。因此，豆蔻酸促进STING触发的自噬并促进STING复合物的自噬降解（图4）。
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
豆蔻酸通过共价酰胺键连接到目的蛋白的N端甘氨酸（Gly）残基，这一过程称为蛋白质N-豆蔻酰化。二磷酸腺苷-核糖基化因子1（ARF1）是通过高尔基体运输货物的主要调节因子，含有一个N末端甘氨酸残基，并且可以被N-豆蔻酰化。ARF1是外壳蛋白复合物I（COP-I）复合物的核心成分，它控制STING从高尔基体到ERGIC的运输，这是STING定向自噬体形成的关键步骤。作者发现，豆蔻酸通过靶向ARF1，增强ARF1和STING之间的相互作用，以减弱cGAS-STING激活，并抑制STING蛋白的表达。因此，豆蔻酸增强ARF1的N-豆蔻酰化以促进STING依赖性自噬，从而增强STING复合物的自噬降解（图5）。
图5 豆蔻酸通过促进ARF1的N-豆蔻酰化来促进STING降解
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
图6 豆蔻酸在平衡STING依赖的自噬和干扰素（IFN）反应中的作用
（图源：Jia MT, et al., Nat Commun, 2023）
综上所述，该研究发现内源性长链脂肪酸豆蔻酸是一种平衡STING依赖性自噬通路和IFN反应的代谢检查点，其决定了病毒与宿主免疫细胞动态相互作用的结果。豆蔻酸通过增强ARF1的N-豆蔻酰化，促进STING由ERGIC向自噬溶酶体降解方向流动，进而促进STING的蛋白质自噬降解并抑制IFN的过度释放。然而，病毒通过导致生物体脂质代谢紊乱，降低豆蔻酸的生物合成，抑制自噬通路的活性从而避免病毒在感染早期被自噬囊泡包裹并降解，为病毒免疫逃逸提供契机（图6）。由于技术限制本研究无法直接测量内源性豆蔻酸对免疫功能的调节。总之，该研究阐明了脂肪酸代谢与DNA传感通路之间的相互作用，为豆蔻酸作为膳食补充剂抑制STING异常激活，为免疫异常激活性疾病的治疗提供潜在靶点。
