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生物物理所揭示天然免疫调控γ疱疹病毒复制的新机制
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发布时间:2023-03-17 浏览数:939 来源:中国科学院

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科院等的支持。

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RNF213抑制γ疱疹病毒复制的分子机制

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