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邓红雨课题组揭示疱疹病毒间质蛋白参与病毒组装的分子机制

发布时间:2022年10月31日

  疱疹病毒是一类具有囊膜的双链DNA病毒,能够感染包括人类在内的几乎所有脊椎动物及部分无脊椎动物。疱疹病毒可分为α、β和γ三个亚科。其中γ疱疹病毒又称为肿瘤相关疱疹病毒,与一些肿瘤的发生关系密切。EBV和KSHV是能够感染人类的γ疱疹病毒,分别与鼻咽癌和卡波西氏肉瘤等疾病的发生密切相关。鼠疱疹病毒68(MHV-68)同属于γ疱疹病毒,是研究γ疱疹病毒的一个很好的模型。

  疱疹病毒的结构由内而外依次是基因组DNA、衣壳、间质蛋白层和囊膜。疱疹病毒的组装和释放是从宿主细胞核内开始的。首先基因组DNA被蛋白质外壳包裹形成核衣壳,然后在病毒编码的核释放复合体的协助下,经过囊膜化-去囊膜化的方式进入细胞质中;病毒颗粒在细胞质中进行间质化获取一系列间质蛋白,并在细胞内膜系统上进行出芽获得囊膜;最后,成熟的病毒颗粒通过胞吐作用释放到细胞外。疱疹病毒的间质化是病毒成熟过程的一个非常关键的步骤,需要复杂的间质蛋白与核衣壳、间质蛋白与间质蛋白的相互作用。但是,目前关于疱疹病毒组装的机制仍不清楚。

  中国科学院hjc222黄金城官网邓红雨课题组一直致力于疱疹病毒组装释放分子机理的系统研究,前期已鉴定出核释放复合体及多个对疱疹病毒组装必需的间质蛋白如ORF33、ORF45及ORF52,并发现ORF52通过液-液相分离机制介导了细胞质内"病毒组装区间"的形成。2022年10月27日,其课题组在《Journal of Virology》杂志上发表了题为"The interaction between tegument proteins ORF33 and ORF45 plays an essential role in cytoplasmic virion maturation of a gammaherpesvirus"的研究论文,进一步揭示了MHV-68的两个间质蛋白ORF33和ORF45具有相互作用,二者的相互作用对于病毒在细胞质中的成熟是必需的。

  课题组之前的MHV-68蛋白相互作用网络研究发现,间质蛋白ORF33与ORF45具有相互作用。研究人员通过免疫共沉淀实验证明ORF33和ORF45在质粒共转染条件下和病毒感染条件下都具有相互作用。单独表达时,ORF45主要定位在细胞核内,ORF33定位在细胞核和细胞质。当ORF33和ORF45共表达时,大部分细胞质中的ORF33转移至细胞核内并与ORF45共定位。在病毒感染的细胞中,ORF33和ORF45在细胞核和细胞质中均有共定位。

  为进一步探究ORF33-ORF45相互作用在MHV-68成熟过程中的功能,研究人员鉴定出ORF45 C端23个氨基酸对于其与ORF33的相互作用至关重要。接下来,研究人员通过细菌人工染色体(BAC)技术在病毒基因组水平上构建了ORF45 C端23个氨基酸缺失的突变体病毒(ORF45DC23),发现ORF45 C端23个氨基酸对于ORF33向细胞核内的转移以及产生有感染力的病毒粒子是必需的。通过电镜观察病毒形态发生过程发现,ORF45 C端23个氨基酸对于病毒在细胞质中的成熟是必需的。此外,研究人员也鉴定出ORF33 N端17个氨基酸对于其与ORF45的相互作用至关重要,并且ORF33 N端17个氨基酸对于ORF33的定位以及病毒在细胞质中的成熟是必需的。

图. 间质蛋白ORF33和ORF45相互作用对于病毒颗粒在细胞质中的成熟是必需的

  综上所述,该研究表明MHV-68 间质蛋白ORF33与ORF45具有相互作用,ORF45 C端23个氨基酸以及ORF33 N端17个氨基酸对于二者的相互作用至关重要。ORF33与ORF45的相互作用对于ORF33的定位以及病毒颗粒在细胞质中的成熟是必需的。这些发现揭示了疱疹病毒间质蛋白相互作用参与病毒颗粒成熟的分子机制。

  中国科学院hjc222黄金城官网邓红雨研究员为本文通讯作者,中国科学院hjc222黄金城官网已毕业博士生贾星和孙龙为共同第一作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委及中国科学院的经费支持。

  文章链接:https://doi.org/10.1128/jvi.01073-22

 

(供稿:邓红雨研究组)

 

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