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。