《研究揭示疱疹病毒免疫逃逸及宿主天然免疫调节的分子机制》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心 | 领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2020-11-24
  • 胞质核酸介导的天然免疫反应在抵抗病原体入侵过程中发挥重要作用,其中,接头蛋白STING和MAVS的磷酸化修饰对激活I型干扰素反应是必需的。若天然免疫反应太弱,宿主则不能有效抵抗病原体的入侵;天然免疫反应过强,可能导致自身免疫疾病。STING和MAVS介导的信号通路如何被精确调控?病原体,尤其是病毒,是否操纵这种调控过程?逃逸或拮抗宿主天然免疫,是否有利于病毒自身的复制?这其中的分子机制是什么?

    近期,中国科学院生物物理研究所研究员邓红雨课题组鉴定出一个负调节STING和MAVS介导的天然免疫反应的宿主蛋白磷酸酶PPM1G,并解析了卡波西氏肉瘤相关疱疹病毒(KSHV)利用间质蛋白ORF33挟持PPM1G,进行免疫逃逸的分子机制。

    疱疹病毒是一个古老的病毒家族,在进化过程中发展出多种策略,抑制宿主的天然免疫反应,以感染细胞并建立持续的潜伏感染。间质蛋白是疱疹病毒特有的一类结构蛋白,除了在病毒复制晚期的组装释放阶段发挥功能,在病毒从头感染的早期还参与调节细胞的信号通路,特别是免疫逃逸过程。ORF33是在所有疱疹病毒中都保守的一个间质蛋白,该课题组已有研究表明,ORF33在疱疹病毒颗粒组装过程中发挥关键作用,但尚不清楚其是否具有免疫逃逸功能。该研究发现,与野生型病毒相比,ORF33缺失的KSHV病毒诱导细胞产生更多的IFNβ;ORF33可与STING和MAVS结合,抑制STING和MAVS对IRF3分子的招募。研究结果表明,ORF33通过影响接头蛋白STING和MAVS的功能来抑制宿主的天然免疫反应。

    此外,研究还发现细胞内表达ORF33能够显着降低STING和MAVS的磷酸化水平。在体外磷酸酶实验中,只有从哺乳细胞中富集纯化的ORF33蛋白可降低STING和MAVS的磷酸化水平,原核细胞表达纯化的ORF33则不能。这表明,ORF33可能招募并利用宿主蛋白磷酸酶对STING和MAVS进行去磷酸化。通过免疫共沉淀-质谱联用,研究人员鉴定出与ORF33产生相互作用的宿主蛋白磷酸酶PPM1G。在体外磷酸酶实验中,原核表达纯化的PPM1G能够直接对STING和MAVS进行去磷酸化;ORF33能够增强PPM1G与STING或MAVS的相互作用。这些结果说明,ORF33通过招募宿主蛋白磷酸酶PPM1G,对STING和MAVS进行去磷酸化,从而抑制STING和MAVS的激活。进一步的研究发现,PPM1G能够抑制宿主的IFNβ反应;敲低和敲除PP1MG的表达,增强了宿主对DNA及RNA病毒的防御能力。这些显示了PPM1G能够负调节宿主的抗病毒天然免疫反应。

    综上,该研究首次发现了蛋白磷酸酶PPM1G是负调节抗病毒天然免疫反应的宿主因子;揭示了疱疹病毒免疫逃逸的一种新策略,即间质蛋白ORF33招募宿主蛋白磷酸酶PPM1G,对STING和MAVS进行去磷酸化,从而抑制IFNβ的产生及宿主的抗病毒反应,有利于病毒的复制。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6781163.html
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    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2022-12-09
    • 病毒感染性疾病已给人类健康及生活造成严重威胁。水产养殖动物病毒性疾病的爆发及传播给我国水产养殖业带来巨大经济损失。病毒在感染过程中,与宿主细胞的博弈始终存在,此消彼涨。病毒侵染宿主细胞后,宿主的模式识别受体识别病毒的病原相关分子模式。宿主激活抗病毒天然免疫反应,通过诱导抗病毒相关基因的表达从而抑制病毒的复制和感染。同时,病毒也进化出多种机制拮抗或逃逸宿主的抗病毒免疫反应。草鱼呼肠孤病毒GCRV是迄今分离的水生动物病毒致病性最强的双链RNA病毒。 中国科学院水生生物研究所研究员昌鸣先研究团队以GCRV为研究模型,揭示GCRV非结构蛋白NS80和NS38通过靶向视黄酸诱导基因-I样受体所介导的抗病毒信号通路逃逸宿主抗病毒免疫反应的分子机制(图1)。研究发现,NS80通过与TBK1和TRAF3的互作减少TBK1-TRAF3功能复合体的形成;而NS38通过与TBK1和IRF3的互作减少TBK1-IRF3功能复合体的形成。此外,NS80和NS38能诱骗TBK1和IRF3进入位于胞浆的病毒包涵体,进而减少IRF3的入核,核内IRF3的减少抑制了干扰素和干扰素诱导蛋白的产生,从而逃逸宿主抗病毒免疫反应。相关研究成果发表在Journal of Immunology上 (2022,208:707-719)。 在此基础上,科研团队揭示被GCRV挟持至胞浆病毒包涵体内的草鱼TBK1,通过选择性剪接,产生短型的剪接异构体TBK1_tv3。草鱼TBK1正常形式在高感染复数下抑制GCRV复制,而在低感染复数下促进GCRV复制。而科研人员研究发现草鱼TBK1的剪接异构体TBK1_tv3无论是在高感染复数还是在低感染复数下,均能显著抑制GCRV的感染与复制。进一步研究发现,草鱼TBK1_tv3存在自身泛素化,能通过泛素-蛋白酶体途径降解GCRV非结构蛋白NS80和NS38,进而通过抑制病毒包涵体的产生以抗GCRV感染。近期,该研究结果发表在Journal of Immunology上。 上述研究揭示了GCRV与宿主蛋白的相互博弈,GCRV非结构蛋白能挟持宿主TBK1正常形式逃逸宿主免疫反应,而宿主则通过选择性剪接产生TBK1_tv3异构体来降解GCRV非结构蛋白。
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
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    • γ疱疹病毒包括KSHV、EBV等病毒,临床上与卡波西氏肉瘤、原发渗出性淋巴瘤以及鼻咽癌等恶性肿瘤的发生密切相关。γ疱疹病毒生命周期具有两相性即潜伏感染期和裂解复制期。在潜伏感染期,病毒基因组以附加体(episome)形式存在,仅表达少量病毒基因,以逃逸机体免疫监视。当机体处于缺氧、微生物共感染、免疫力低下等病理生理条件时,病毒可以被再激活进入裂解复制期,表达大量病毒基因并组装释放具有感染性的子代病毒。 γ疱疹病毒生命周期的两相性是病毒无法被机体清除、宿主终生携带病毒并致病的根本原因。全面解析γ疱疹病毒生命周期的调控机制,有助于我们找寻防控病毒感染的有效方案,但疱疹病毒生命周期转换的调控机制颇为复杂,较多问题尚待解决。之前,领域内研究聚焦于病毒蛋白如RTA、LANA以及宿主表观遗传修饰因子等因素在KSHV生命周期调控中的作用,而关于宿主天然免疫在此过程中的作用知之甚少。既往研究表明,干扰素作为天然免疫抗病毒的重要细胞因子,可以高效抑制KSHV裂解复制,而干扰素缺失导致更多潜伏感染的病毒再激活进入裂解复制,表明干扰素在调控KSHV裂解复制和潜伏感染中具有重要作用,但其发挥作用的详细分子机制尚不清楚。 3月15日,中国科学院生物物理研究所邓红雨团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,在线发表了题为RNF213 modulates γ-herpesvirus infection and reactivation via targeting the viral Replication and Transcription Activator的研究论文。该研究首次揭示了干扰素诱导基因RNF213作为E3泛素连接酶促进KSHV“分子开关”蛋白RTA的泛素化修饰和降解、从而抑制病毒感染和裂解再激活的分子机制。 为了鉴定干扰素调控KSHV裂解复制和潜伏感染的效应因子,研究构建了干扰素诱导基因(Interferon-stimulated genes,ISGs)表达文库,并以研究KSHV、EBV的模式病毒MHV-68为筛选对象,鉴定了多个可抑制MHV-68复制的ISGs,其中RNF213具有显著抑制功能。研究对MHV-68感染复制各个关键步骤的检测发现,RNF213显著抑制病毒早期基因转录和基因组复制,而病毒蛋白RTA是启动这些下游步骤的“分子开关”。进一步的实验证实,RNF213通过下调RTA蛋白的表达水平,抑制RTA对早期基因的转录激活以及病毒基因组的复制。更重要的是,研究发现RNF213可以同样下调KSHV编码的RTA蛋白的表达并抑制其转录激活功能,提示RNF213具有调控KSHV潜伏感染和裂解复制的潜在功能。后续功能实验证实,RNF213显著抑制了KSHV从头感染(de novo infection)和裂解再激活(lytic reactivation)过程。 那么,RNF213如何下调RTA蛋白表达水平?研究明确了RNF213通过蛋白酶体途径而非溶酶体途径降解RTA蛋白,且RNF213与RTA之间存在直接互作。分子生化实验证明,RNF213作为E3泛素连接酶以泛素K48连接方式促进RTA的多聚泛素化修饰,进而通过蛋白酶体降解RTA蛋白(如图)。 综上,该工作首次鉴定了干扰素诱导基因RNF213抑制γ疱疹病毒复制的功能,揭示了RNF213与病毒“分子开关”蛋白RTA互作并介导RTA泛素化修饰和降解的分子机制。该成果有助于探究天然免疫尤其是干扰素如何调控γ疱疹病毒潜伏感染和裂解复制,为有效防控病毒感染提供了新思路。 生物物理所高光侠团队、张立国团队和邓红雨团队共同构建了ISG表达文库。研究工作得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金和中国科学院等的支持。