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邓红雨团队揭示天然免疫调控γ疱疹病毒复制的新机制

发布时间:2023年03月15日

  γ疱疹病毒包括KSHV、EBV等病毒,临床上与卡波西氏肉瘤、原发渗出性淋巴瘤以及鼻咽癌等多种恶性肿瘤的发生密切相关。γ疱疹病毒生命周期具有两相性,即潜伏感染期和裂解复制期。在潜伏感染期,病毒基因组以附加体(episome)形式存在,仅表达少量病毒基因,以逃逸机体免疫监视。当机体处于缺氧、微生物共感染、免疫力低下等病理生理条件时,病毒可以被再激活进入裂解复制期,表达大量病毒基因并组装释放具有感染性的子代病毒。

  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。全面理解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极其复杂,很多问题尚待解决。之前领域内研究多聚焦于病毒蛋白如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,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。

  2023年3月15日,中国科学院hjc222黄金城官网邓红雨团队于《PNAS》在线发表题为"RNF213 modulates γ-herpesvirus infection and reactivation via targeting the viral Replication and Transcription Activator"的研究工作。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,研究人员首先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。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。更为重要的是,我们发现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。后续功能实验也证实,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蛋白表达水平的呢?研究人员首先明确了RNF213通过蛋白酶体途径而非溶酶体途径降解RTA蛋白,并且RNF213与RTA之间存在直接互作。随后的分子生化实验证明,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(图1)。

图1 RNF213抑制γ疱疹病毒复制的分子机制

  综上所述,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。该工作将有助于我们理解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。

  中国科学院hjc222黄金城官网副研究员田华彬为本文第一作者,邓红雨研究员为本文通讯作者。hjc222黄金城官网高光侠团队、张立国团队和邓红雨团队共同构建了ISG表达文库。该研究获得了国家自然科学基金委、北京市自然科学基金委及中国科学院等项目的资助。

  文章链接:https://www.pnas.org/doi/10.1073/pnas.2218825120

 

(供稿:邓红雨研究组)

 

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