DNAJA3和RNF5抑制口蹄疫病毒复制的机制

• 作 者: 张伟
• 机 构: 中国农业科学院
• 出 处: 中国农业科学院
• 发表日期: 2019年01期
• 关键词: 口蹄疫病毒感染

口蹄疫（Foot-and-mouth disease，FMD）是由口蹄疫病毒（Foot-and-mouth disease virus，FMDV）感染引起的主要感染牛、羊和猪等偶蹄动物的一种急性、热性、高度接触性传染病，严重危害世界畜牧业、社会政治和经济逾百年的动物传染病，被世界动物卫生组织（OIE）列为法定必报疫病，被中国列为一类动物疫病。FMDV结构蛋白VP1最易暴露在病毒衣壳表面，含有主要抗原决定簇和受体结合位点RGD，在病毒诱导抗体应答、吸附和侵入过程中发挥重要作用，然而，关于VP1与宿主蛋白相互作用及其调控FMDV复制的机制仍不清楚。因此，本课题筛选出与FMDV VP1互作的宿主蛋白DNAJA3和E3泛素连接酶RNF5，并阐明了抑制FMDV复制的背后机制，内容如下：
　　（1）DNAJA3抑制FMDV复制的机制研究
　　通过酵母双杂交技术鉴定出了与VP1结合的宿主蛋白DNAJA3，免疫共沉淀（CO-IP）和共聚焦试验证实了DNAJA3与VP1的内源性相互作用。质粒截短试验和丙氨酸扫描试验结果表明DNAJA3的J结构域[氨基酸(aa)1–168]和VP1的赖氨酸208（K208）位点对DNAJA3与VP1相互作用至关重要。过表达DNAJA3显著抑制FMDV的复制，而沉默DNAJA3对FMDV的复制产生相反的作用。构建出K208A突变重组病毒，在病毒水平上进一步证实了VP1的K208位点对DNAJA3引起的病毒滴度降低是至关重要的。进一步机制研究揭示，DNAJA3通过与LC3相互作用促进溶酶体途径的激活，诱导VP1发生溶酶体降解。同时，VP1通过抑制IRF3的磷酸化、二聚化和核转移抑制IFN-β信号通路。DNAJA3的过表达显著减弱VP1介导的对IFN-β信号通路的抑制作用，而这种抑制作用在DNAJA3基因敲除细胞中显著增强。与DNAJA3正常细胞相比，Poly（I∶C）诱导的IRF3磷酸化在DNAJA3敲除细胞中也较低。
　　（2）E3泛素连接酶RNF5抑制FMDV复制的机制研究
　　本研究发现FMDV感染在体内外均可上调E3泛素连接酶RNF5，过表达试验和SiRNA干扰试验结果表明RNF5抑制FMDV的复制，并且RNF5抑制FMDV复制依赖其具有E3泛素连接酶活性的第42位半胱氨酸。进一步机制研究表明，RNF5通过蛋白酶体途径特异性的降解VP1。免疫共沉淀试验结果表明RNF5通过直接与FMDV VP1相互作用，介导其多聚泛素化降解，此外，RNF5不仅能降解FMDV VP1，对脊髓灰质炎病毒（Poliovirus,PV）、塞内卡病毒（Seneca Valley Virus,SVA）和肠道病毒71（Enterovirus71,EV71）的VP1也同样具有降解作用，而且该降解过程依赖于RNF5的E3连接酶活性。
　　总之，本研究揭示了宿主蛋白DNAJA3在宿主抗病毒反应中的新功能，通过诱导溶酶体途径降解VP1，并削弱VP1对IFN-β信号通路的抑制作用；并揭示了E3泛素连接酶RNF5通过泛素化降解VP1，从而抑制FMDV复制的分子机制，同时，RNF5对一些微RNA病毒科病毒具有广谱抗病毒作用，为设计高效疫苗候选株（或抗原）提供了理论依据。