鼠白血病病毒glycosylated Gag及马传染性贫血病毒S2拮抗SERINC5抗病毒活性机制的研究

摘要

SERINC家族属于多重跨膜蛋白，这个家族包括5个成员，但各成员的功能目前并不清楚。其中SERINC5(Ser5)作为逆转录病毒限制因子，通过未知机制插入到病毒粒子中并抑制病毒侵入下一个靶细胞。研究发现人免疫缺陷病毒(HIV-1)的附属蛋白Nef能将Ser5内化到细胞浆中并通过溶酶体降解Ser5，进而阻止Ser5进入病毒粒子。除了HIV-1Nef蛋白之外，鼠白血病病毒(MLV)的附属蛋白glycoGag以及马传染性贫血病毒(EIAV)的附属蛋白S2也能拮抗Ser5对HIV-1病毒的限制作用。然而，MLV glycoGag以及EIAV S2拮抗Ser5的机制目前还不清楚。在本论文中，我们系统探讨了glycoGag及S2如何拮抗Ser5蛋白的抗病毒活性。 我们研究发现Ser5能插入到MLV的病毒粒子中并限制其感染性，而glycoGag能阻止Ser5插入到病毒粒子中并拮抗Ser5的抗病毒活性。研究发现glycoMA，既GlycoGag蛋白N端的189个氨基酸能发挥和glycoGag一样的功能，因此我们利用glycoMA深入探讨了其拮抗Ser5的详细机制。我们发现glycoMA能将Ser5从细胞膜表面转运到细胞浆中，并显著降低细胞中Ser5的表达。在这个过程中，glycoMA的Y36XXL39Motif以及P31、R63氨基酸位点发挥重要的作用。GlycoMA通过受体介导的内吞降低细胞膜表面Ser5的表达，而内化的Ser5通过Rab5早期，Rab7晚期以及Rab11循环内体转运到溶酶体并最终在溶酶体降解。Ser5通过K48以及K63位点发生多聚泛素化，而glycoMA促进泛素化Ser5的降解。尽管glycoMA的P31、Y36、L39以及R63位点对于Ser5-glycoMA相互作用没有影响，但对glycoMA通过溶酶体降解Ser5至关重要。此外，尽管Ser1、Ser2以及Ser3抑制HIV感染性的能力没有Ser5明显，但是glycoMA也通过溶酶体通路降解Ser1、Ser2以及Ser3。 接着我们检测了S2拮抗Ser5的详细机制。结果发现S2也能通过受体介导的内吞内化Ser5，并通过内体-溶酶体通路降解Ser5。S2和Ser5之间的相互作用依赖S2的豆蔻酰化，提示S2-Ser5的相互作用可能发生在细胞膜上。此外，尽管马Ser5(eSer5)的表达比人或者鼠Ser5低，但是eSer5具有显著的抗病毒活性，并且S2能拮抗eSer5的抗病毒活性。与Nef相比，glycoMA和S2与Ser5之间的相互作用明显较强，并且glycoMA和S2降解Ser5的能力也比Nef强。S2及glycoMA除了显著降解Ser5的表达之外，还能降低非洲爪蟾Ser5的表达。 综上所述，glycoMA以及S2通过受体介导的内吞将内化细胞膜表面的Ser5，并通过通过Rab5早期，Rab7晚期以及Rab11循环内体将Ser5转运到溶酶体进行降解Ser5，进而拮抗Ser5的抗病毒活性。除了Ser5之外，二者还能通过相似的机制降低SERINC家族其他蛋白的表达。以上结果有望为抗逆转录病毒(尤其是HIV-1)基因治疗提供可借鉴的科学依据。