武漢病毒研究所王延軼在人巨細胞病毒的免疫逃逸機制上再取新進展

2020-12-05 前沿科學與文化

人巨細胞病毒(HCMV)含有一個大的雙鏈DNA,編碼的蛋白超過200多種,是皰疹病毒家族的一員。HCMV是一種條件性病原體,在免疫力強的個體中幾乎不會引起嚴重疾病,但新生兒感染HCMV可導致中樞神經系統不可逆性損傷,免疫低下的器官移植者或AIDS患者感染後可引起嚴重症候群。

先天性免疫反應是宿主抵抗病毒感染的第一道防線。宿主細胞的模式識別受體(PRR)識別病原體的病原體相關分子模式(PAMP),引發細胞信號級聯反應,調節機體產生I型幹擾素和促炎因子,進而大範圍的觸發機體抗病毒反應,包括抑制病毒複製,清除病毒感染的細胞和激活適應性免疫應答。

病毒核酸(DNA或RNA)是一種強力的PAMP,能被PRR識別。環鳥苷酸-腺苷酸(cGAMP)合成酶(cGAS)是一種普遍存在細胞中的DNA感受蛋白。一旦監測到胞質中存在外源DNA,cGAS會利用鳥苷三磷酸(ATP)和腺苷三磷酸(GTP)合成細胞內第二信使cGAMP。

隨後cGAMP結合併激活內質網相關的銜接蛋白 MITA(也稱為 STING)促進其發生二聚化,活化狀態的 MITA 經內質網、高爾基體轉移到細胞核周圍點狀聚集體或微粒體,轉移過程中募集其他蛋白比如激酶TBK1和幹擾素調節因子3(IRF3,一種轉錄因子),隨之被TBK1磷酸化的IRF3從細胞質進入細胞核誘導幹擾素和一些細胞因子的基因表達。

4月1日武漢病毒所所長王延軼與副研究員付玉志以共同通訊作者身份在《Journal of Virology》發表了題為「Human Cytomegalovirus Protein UL94 Targets MITA to Evade Antiviral Immune Response」的文章,揭示了人巨細胞病毒的免疫逃逸機制。

在此,我們對該論文的主要結果進行了概要總結:

1. 通過在哺乳動物細胞中單獨表達不同的HCMV蛋白,利用和檢測cGAS-MITA信號下遊的報告基因,鑑定到HCMV被膜蛋白UL94能抑制cGAS-MITA介導的相關基因的表達;

2. 使用人原代包皮成纖維細胞(HFF),研究人員再次驗證了UL94可抑制一些抗病毒基因的表達,而且觀察到 UL94能抑制 TBK1和 IRF3的磷酸化

3. 與上述結果一致,研究人員在感染HCMV的HFF細胞中敲低UL94後,HCMV誘導的相關基因的表達及TBK1和 IRF3的磷酸化水平都增加;

4. UL94是病毒感染晚期表達的一種結構蛋白,TCID50實驗(反映病毒滴度)發現UL94能增加感染晚期HCMV在野生型HFF細胞中的複製,而在MITA敲除的HFF細胞中其複製受阻,揭示了UL94通過破壞MITA信號來增強HCMV複製能力

5. 隨後證實UL94僅與信號通路中的MITA組分(不與TRAPβ, iRhom2 和SNX8結合)直接作用來抑制機體的抗病毒先天免疫反應;

6. 進一步分析發現UL94破壞了MITA自身的二聚化,進而影響其向核周微粒體的轉移

7. 同時發現UL94削弱了MITA與TBK1的結合,導致下遊信號轉導發生抑制。總之,這些發現揭示了UL94在HCMV的免疫逃逸中起重要作用,拓寬了我們對HCMV感染晚期發生免疫逃逸的認識。

早在2017年2月份,武漢大學副校長舒紅兵作為唯一通訊作者,王延軼共同參與的研究也揭示了被膜蛋蛋白在HCMV免疫逃逸中的重要作用

該項題為「Human Cytomegalovirus Tegument Protein UL82 Inhibits STING-Mediated Signaling to Evade Antiviral Immunity」的文章發表於《Cell Host & Microbe》。

研究人員篩選出UL82 可顯著抑制宿主感染HCMV後的抗病毒免疫反應;UL82 缺陷型HCMV 誘導的宿主抗病毒基因表達水平高於野生型 HCMV,即野生型 HCMV具有更強的複製能力。

進一步探索發現UL82能夠與STING 和另一個組分iRhom2相互作用,從而抑制STING-TRAPβ/iRhom2-TRAPβ的聯繫,破壞STING-iRhom2-TRAPβ 易位複合物形成,導致 STING 無法從內質網向核周圍轉移, 同時UL82 也削弱了MITA 對TBK1和IRF3募集。

這些發現共同揭示了HCMV發生免疫逃避的一個重要機制,為研發抵抗HCMV的藥物和疫苗提供了重要理論依據。

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