一、cGAS-STING信号通路的免疫功能与病理意义
cGAS-STING信号通路是细胞先天免疫系统的核心组成部分,其主要功能为感知胞质内异常存在的双链DNA(dsDNA)并启动免疫应答。该通路由环状GMP-AMP合成酶(cGAS)、干扰素基因刺激蛋白(STING)及其下游信号适配分子共同构成。当cGAS识别胞质dsDNA后,催化合成第二信使cGAMP,进而激活STING蛋白,最终通过级联信号转导诱导I型干扰素及一系列干扰素刺激基因的表达与分泌,从而建立起有效的抗感染与免疫调控机制。
基于其对内源性与外源性dsDNA的广泛识别能力,cGAS-STING通路构成了机体监测组织损伤与病原体入侵的重要免疫监视系统。该通路的正常活化对于宿主防御至关重要,而其功能失调则与多种人类疾病的发生发展密切相关。研究表明,cGAS-STING信号通路的异常激活或抑制参与了感染性疾病、自身免疫性疾病、肿瘤发生与发展、器官纤维化及神经退行性疾病等多种病理过程。
二、经典cGAS-STING信号通路的活化与转导机制
经典cGAS-STING信号通路的激活起始于胞质内双链DNA的异常累积。此类dsDNA可由病原体入侵、细胞线粒体损伤或基因组不稳定等多种因素产生,并被DNA模式识别受体cGAS特异性识别。cGAS随后催化三磷酸鸟苷(GTP)与三磷酸腺苷(ATP)合成第二信使分子2‘3’-环鸟苷酸-腺苷酸(2’3‘-cGAMP)。
cGAMP作为关键信号分子,与位于内质网膜上的STING蛋白同源二聚体结合。此结合诱导STING发生构象改变,从而启动其活化进程。在经典信号转导途径中,活化的STING蛋白复合物经由内质网-高尔基体中间体向高尔基体转运。在此过程中,STING发生多聚化并募集一系列下游信号蛋白,其中至关重要的是激酶TBK1与转录因子IRF3,从而形成功能性的信号转导复合体。TBK1随后磷酸化IRF3。
磷酸化后的IRF3形成二聚体并转位至细胞核内,启动I型干扰素及一系列干扰素刺激基因的转录与表达。这些效应分子最终介导了广泛的抗微生物免疫反应,并在维持组织内环境稳定中发挥关键作用。

三、非经典cGAS-STING信号通路的多元调控机制
除介导I型干扰素产生的经典信号通路外,近年研究发现cGAS-STING可通过非经典信号传导方式参与调控多种关键细胞生物学过程。
(A)内质网中的STING-PERK-eIF2α信号通路
静息状态下,STING通过与基质相互作用分子1(STIM1)等锚定蛋白结合定位于内质网。与cGAMP结合后,STING通过其胞质区羧基末端结构与PERK激酶结构域直接相互作用,激活PERK-eIF2α信号轴,驱动在细胞衰老与纤维化疾病中发挥重要作用的选择性mRNA翻译程序。
(B)ERGIC介导的自噬启动机制
STING诱导的自噬是其进化保守的非经典功能,此过程独立于TBK1-IRF3信号轴及经典自噬通路。在转运过程中,含STING的内质网-高尔基体中间体(ERGIC)可作为LC3脂化的膜来源,直接启动自噬小体形成,从而清除胞内病原体及异常DNA。该机制对缺乏完善干扰素系统的原始生物尤为重要。
(C)ERGIC/高尔基体中的NF-κB激活途径
cGAS-STING激活常伴随NF-κB信号活化。在ERGIC及高尔基体组装的STING信号复合体可同时激活IRF3与NF-κB,协同诱导I型干扰素、干扰素刺激基因及多种促炎细胞因子的表达,在抗病毒、抗肿瘤及炎症反应中发挥关键作用。
(D)IRF3的非转录调控功能
除作为转录因子外,活化的IRF3还能通过非经典机制调控细胞命运。其可与Wnt、TGF-β及凋亡等信号通路相互作用,并通过诱导细胞凝结等机制参与肿瘤发生发展的调控。

四、cGAS-STING信号通路的细胞生理调控与疾病相关性
cGAS-STING信号通路可通过经典或非经典信号转导方式,广泛参与调控多种关键细胞生物学过程,包括细胞自噬、蛋白质翻译、糖脂代谢、细胞凝聚、DNA损伤修复、细胞衰老以及多种程序性细胞死亡等。
在机体整体层面,该信号通路的失调与多种疾病的发生发展密切相关,涉及自身免疫性与自身炎症性疾病、肿瘤发生与发展、多器官纤维化病变及多种神经退行性疾病等。
本综述通过系统梳理最新研究进展,结合图文阐述,全面总结了cGAS-STING信号在调控细胞生理状态方面的作用、相关疾病的潜在机制,并对靶向该通路治疗上述疾病的转化应用前景进行了展望。

五、总结与展望
cGAS-STING信号通路作为一个普遍存在且动态调控的分子复合体,其功能认知正在不断深化。目前研究表明,STING不仅通过经典途径介导I型干扰素产生,还调控着自噬、蛋白质翻译、无膜细胞器形成、代谢调控、DNA损伤修复、细胞衰老及程序性细胞死亡等多种生物学过程,部分功能可能比传统的干扰素应答更为原始。
尽管如此,关于cGAS-STING信号在典型与非典型途径中如何参与不同细胞状态及人类疾病的具体作用机制,仍需进一步阐明。为此,整合运用单细胞组学、高维度细胞分析技术、组织成像及多种基因组编辑手段,将有助于在组织层面系统解析该信号通路的上下文依赖性,从而深入理解相关疾病的发病机理。
展望未来,预计将有更多非典型cGAS-STING信号功能及其与细胞器生理、代谢调控之间的协同机制被揭示。此外,该通路在神经退行性疾病及器官纤维化等病理过程中的作用机制尚待深入探索,揭示其在疾病状态下的生理与病理意义将成为该领域的重要研究方向。同时,cGAS-STING信号如何整合营养感知、代谢状态及微环境信号,以协调局部免疫稳态的调控机制,也将成为未来的研究重点。
在转化医学方面,针对cGAS-STING信号组分的激动剂与抑制剂的开发,不仅有助于深入解析该先天免疫通路的功能,也为治疗相关疾病提供了潜在策略,将成为未来研究的另一重要方向。





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