《苏州大学郑慧教授团队揭示宿主因子调控干扰素抗病毒效力的新机制》

  • 来源专题:中国科学院病毒学领域知识资源中心
  • 编译者: malili
  • 发布时间:2020-01-22
  • 2020年1月3日,国际著名病原学权威期刊PLoS Pathogens在线发表了苏州大学生物医学研究院郑慧教授团队题为“USP12 translocation maintains interferon antiviral efficacy by inhibiting CBP acetyltransferase activity”的论文,揭示了USP12通过抑制CREB结合蛋白CBP的乙酰转移酶活性调控干扰素(IFNs)抗病毒效能的信号机制。

    CREB结合蛋白(CREB-binding protein,CBP)是一类重要的乙酰转移酶,通过乙酰化细胞内多种蛋白,从而广泛调控细胞信号通路以及基因转录表达。因此,如何精准的控制细胞内CBP介导的乙酰化反应显得尤为重要。尽管一些文献表明,CBP乙酰转移酶活性受到蛋白翻译后修饰以及某些病毒蛋白的调控,然而,调控CBP乙酰转移酶活性的细胞内在抑制因子尚未见报道。郑慧教授团队经过深入研究,发现去泛素酶USP12通过与CBP的HAT区结合,从而抑制CBP的乙酰转移酶活性。因此,USP12可能是CBP蛋白的细胞内在抑制子。有趣的是,进一步研究发现,USP12在IFNs刺激后会从细胞质转移到细胞核(图1)。

    并且,USP12的核易位发挥了重要的信号调控作用:细胞质中USP12的减少显著促进了CBP诱导的IFNs受体(IFNAR2)以及STAT2的乙酰化,从而显著增加ISGF3复合物的形成,进而增强IFNs信号通路的活化和传导;核内USP12的增加则会显著抑制CBP介导的p-STAT1的乙酰化,从而抑制了p-STAT1与磷酸酶TCPTP的结合,进而维持细胞核内p-STAT1的水平以及随后的IFNs介导的抗病毒免疫应答(图2)。并且,研究还进一步发现,USP12对于 CBP乙酰转移酶作用以及IFNs先天抗病毒免疫应答的调控,并不依赖其去泛素化酶活性。因此,该研究也揭示了USP12的一个非去泛素化酶新功能。

    综上,USP12/CBP的相互作用可能为细胞乙酰化调节提供一个关键的制衡作用。当这种平衡被打破时,可能有利于不同刺激下细胞信号通路的激活。该研究拓展了人们对CBP乙酰转移酶活性基本调控的认识,并有望为增强临床IFNs抗病毒治疗效果提供新的靶点。

    苏州大学博士研究生刘锦(现工作于苏州大学附属传染病医院)和硕士研究生金林聪为该论文第一作者,郑慧教授为论文的通讯作者。郑慧教授目前聚焦IFNs抗病毒治疗活性的研究,在深入挖掘IFNs抗病毒效能的研究方向上取得了一系列有影响力的进展,相关成果有望促进临床上IFNs抗病毒感染的治疗效力。该研究得到国家自然科学基金(31570865,31770177,31970846)、国家重点研发计划(2018YFC1705500)等项目的资助。

    原文链接:

    https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1008215

相关报告
  • 《微生物所叶健团队揭示红光调控植物抗虫媒病毒新机制》

    • 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:2021-01-13
    • 病害三角(disease triangle)是描述疾病流行规律的理论,该理论指出“病害三要素”为致病病原生物、易感宿主和适合的环境条件三者相互作用才能引起侵染性病害。已知超过1480种植物病毒中,近80%由媒介昆虫传播,植物虫传病毒是制约我国农作物高产稳产的主要因素之一。以往作物病毒病害的研究注重于病毒和植物宿主两个方面,而实际上参与病毒传播、病害发生的因子还有传毒媒介昆虫以及光照、温度、气候、生物周期节律等环境因子。作为人类赖以生存的最重要生化反应,植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光并存储为化学能,最终为人类和其他动物提供必需的食物和能量。光作为主要的环境因子,不仅调控植物生长发育的每个环节,而且同病害的流行爆发紧密相关。然而光是如何影响植物抗病性,病原微生物又是如何适应宿主抗性机制从而促进自身的传播等问题,尚亟待得到科学解答。 近日,中国科学院微生物所叶健课题组在PLoS Pathogens在线发表了题为Red-light is an environmental effector for mutualism between begomovirus and its vector whitefly的研究论文。该研究发现植物双生病毒卫星DNA编码的βC1蛋白可以通过靶向光信号途径的PIF转录因子家族调控的虫媒病毒抗性,促进虫媒病毒的快速传播,揭示了光调节双生病毒-烟粉虱-植物三者互惠共生的新机制。   本研究在前期工作的基础上,进一步以双生病毒中国番茄黄化曲叶病毒TYLCCNV与卫星DNA形成的侵染复合物为研究对象,发现双生病毒卫星感病植物和对媒介昆虫烟粉虱的吸引作用只有在光照条件下才会发生,而在黑暗条件下不会发生(图1A和1B)。已有研究表明βC1是病毒编码的关键决定因子,进一步利用单色光LED灯箱进行昆虫双选择实验,发现βC1转基因植物只有在红光和含有红光的白光条件下发生,而在黑暗、远红光和蓝光条件下没有显著差异 (图1C)。烟粉虱等大多数昆虫的视觉系统缺乏红光受体,是“红色色盲”,所以这种光依赖的烟粉虱选择行为改变主要是病毒感染植物后影响了昆虫嗅觉识别植物。 当植物受到昆虫取食后,会产生一系列的化学挥发物来调控昆虫的行为来趋避食草昆虫,其中萜烯类化合物 (Terpenes) 是植物挥发物中最丰富的一类化合物,研究报道部分倍半萜和单萜会趋避昆虫。该研究通过酵母双杂交筛选实验鉴定到光信号中的关键蛋白光敏色素互作蛋白 (PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3, PIF3) 可以与βC1蛋白互作,进一步Co-IP实验证明PIF3与βC1在光照和黑暗条件下均可以在植物体内互作 (图2A)。PIFs蛋白可以直接结合萜烯合酶 (Terpene synthase,TPS) 基因的启动子促进其转录 (图2B和2C),因此在PIF过表达的植物中,介体昆虫烟粉虱的产卵量减少、伪蛹发育缓慢 (图2D和2E),说明PIFs蛋白具有直接的抗虫作用。通过竞争性BiFC和pull-down实验发现βC1蛋白可以通过干扰PIF蛋白二聚体的形成不同程度的抑制其转录激活活性 (图2C)。 植物激素茉莉酸(jasmonic acid, JA)是一种介导植物抗虫的重要激素,转录因子MYCs是JA途径中的关键调控因子。MYC家族转录因子调控下游多种抗虫相关次生代谢物质的合成代谢相关基因,包括TPS基因。该课题组早期研究发现双生病毒βC1可以靶标MYC2, 通过干扰其二聚体的形成抑制MYC2-介导植物抗虫反应,与其媒介昆虫烟粉虱形成的互惠共生关系(Li et al. Plant Cell 2014)。PIF蛋白参与植物多个信号通路以参与发育过程以及不同的胁迫响应,包括光和JA途径。研究报道AtPIF4与AtMYC2相互作用,该研究还发现AtPIFs-AtMYC2的互作在一定程度上抑制了TPS基因的表达,而βC1可以促进AtPIF4-AtMYC2异源二聚体的互作进而进一步抑制TPS的表达,促进昆虫的取食。结合以上研究结果该论文提出以下工作模型:在健康植物中,PIFs和MYC2形成同源二聚体,结合在TPS基因启动子的不同区域,共同调节TPS基因表达,从而趋避烟粉虱;当植物受到双生病毒感染后,βC1一方面可以抑制PIFs或MYC2同源二聚体的形成,一方面又可以促进PIF- MYC2异源二聚体的形成,最终抑制了植物对烟粉虱的抗性反应,促进烟粉虱的取食,促进病毒的传播与扩散。本研究解析了光和JA信号共同调节病毒-昆虫-植物三者互作的新机制,为防控虫媒病害提供新的靶点,也为实现利用单色LED灯绿色防控双生病毒病害提供理论依据。 该文章由叶健课题组的副研究员赵平芝、助理研究员张璇和已毕业硕士研究生龚雨晴为共同第一作者,课题组王端、王宁、孙艳伟、高连博为文章的共同作者。值得一提的是,该研究得到了方荣祥院士、北京大学邓兴旺院士、美国加州大学戴维斯分校Daniel J. Kliebenstein教授、中国农业科学院植物保护研究所周雪平教授、南京农业大学教授许冬清、浙江大学刘树生教授的大力支持,也为该文的共同作者,叶健研究员为通讯作者。感谢清华大学陈浩东教授和中国农业大学李继刚教授提供了宝贵的抗体材料。该研究受到国家自然科学基金重点项目、国家重点研究和发展计划生物安全专项、国家相关人才计划等项目的支持。
  • 《研究揭示抗病毒感染新机制》

    • 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:2019-06-03
    • 最近一项研究揭示了治疗病毒感染和提高抗癌免疫力的潜在治疗策略,相关结果发表在《Cell》杂志上。 在这项研究中,威克森林学校大学的研究者们发现,增强人体生产I型干扰素的水平,能够帮助清除病毒感染。 干扰素是一组信号蛋白,由宿主细胞响应几种病毒的存在而产生和释放。在一个典型的情况下,病毒感染的细胞会释放干扰素,导致附近的细胞加强其抗病毒防御。干扰素还有助于免疫系统对抗癌症,并可能减缓癌细胞的生长。 在这项研究中,作者发现,RIG-I样受体(RLR)介导的干扰素(IFN)生产,这在提升了病毒清除和癌症免疫监视的宿主免疫中发挥了举足轻重的作用。此前研究表明糖酵解是分解葡萄糖以提取细胞代谢能量的第一步,而作者们发现,在RLR激活期间。糖酵解过程受到了抑制,而这种抑制效应是IFN -I产生的关键。利用药理学和遗传学方法,科学家们表明,通过乳酸脱氢酶A(LDHA)失活减少乳酸可以增强I型IFN的产生,从而保护小鼠免受病毒感染。 作者称,I型干扰素(IFN)在宿主防御病毒感染和癌症免疫监视中起着至关重要的作用。对此,作者计划在其他动物模型中进行额外的研究,为潜在的临床试验做准备。