mBio：河南农业大学许君团队揭示抗病毒免疫的负性调控新机制
2023-02-05 iNature iNature 发表于上海
干扰素诱导跨膜(IFITM)蛋白是由干扰素刺激基因(ISGs)编码的小同源蛋白，可被干扰素(IFN)强烈诱导，并对多种病毒病原体的入侵提供抗性。
干扰素诱导跨膜(IFITM)蛋白是由干扰素刺激基因(ISGs)编码的小同源蛋白，可被干扰素(IFN)强烈诱导，并对多种病毒病原体的入侵提供抗性。然而，这种功能背后的确切分子机制仍然难以捉摸。来自不同物种的IFITMs的抗病毒活性取决于在保守的半胱氨酸残基上的S-棕榈酰化。然而，参与IFITMs动态棕榈酰化循环的特定酶，特别是去棕榈酰化酶，尚未见报道。
2022年10月31日，河南农业大学生命科学学院许君教授团队在微mBio在线发表题为“ABHD16A Negatively Regulates the Palmitoylation and Antiviral Function of IFITM Proteins”的研究论文，该研究首次发现了α/β水解酶结构域16A（ABHD16A）新型去棕榈酰化酶，并揭示其负调控先天免疫中的抗病毒蛋白IFITM）的分子机制。
另外，2022年1月27日，河南农业大学生命科学学院许君教授团队在Fronters of Cell Infection Microbilogy发表题为“Protein Palmitoylation Modification During Viral Infection and Detection Methods of Palmitoylated Proteins”的综述文章，该文章综述了病毒感染过程中蛋白质棕榈酰化修饰及棕榈酰化蛋白检测方法。提出了未来的挑战和可能的发展。
Interferon-induced transmembrane protein（IFITM）是由干扰素诱导表达的天然抗病毒蛋白，可通过抑制病毒包膜与宿主细胞膜的融合抑制多种病毒的感染，是细胞抗击病毒的第一道防线。许君课题组前期研究结果表明猪IFITM抑制流行性乙型脑炎病毒（JEV）的感染依赖自身棕榈酰化修饰。蛋白质棕榈酰化修饰（Palmitoylation）是真核生物中常见的蛋白质后修饰方式，是指在棕榈酰基转移酶的作用下，将棕榈酰基团共价结合到蛋白质特定的半胱氨酸残基侧链上；在去棕榈酰化酶的催化下，棕榈酰化修饰蛋白的硫酯键通过水解而去棕榈酰化。目前已报道的具有棕榈酰化酶活性的蛋白有20余种，但被鉴定为去棕榈酰化酶的蛋白仅有几个，其中关于IFITM的去棕榈酰化酶尚未被发现。
α/β水解酶结构域（α/β hydrolase domain-containing，ABHD）是一类具有水解酶活性的蛋白家族。人ABHD16A又称淋巴细胞抗原相关转录物5（BAT5），是最近发现的一个ABHD水解酶家族成员，相关研究较为欠缺(4)。人、猪、鼠的ABHD16A基因均位于主要组织相容性复合体 III（MHC III）基因簇中，推测可能与机体先天免疫有关。许君课题组前期通过氨基酸序列及结构域分析表明ABHD16A可能参与蛋白质棕榈酰化循环（Open Biology., 2018）(4)，但对于其具体调控的底物仍未明确。
为了明确ABHD16A是否通过棕榈酰化修饰直接调控IFITM的抗病毒功能，许君教授团队首先借助酵母双杂交以及免疫共沉淀揭示人、猪、鼠源的ABHD16A均可与相应物种的IFITM互作，并通过激光共聚焦成像发现ABHD16A与IFITM存在共定位，过量表达ABHD16A导致IFITM离开质膜进而转运至胞内分布，暗示ABHD16A可能负性调控IFITM的棕榈酰化修饰水平。
通过借助新型的Acyl-PEGyl exchange gel-shift（APEGS）棕榈酰化检测方法，他们首次揭示人、猪、鼠的ABHD16A均导致IFITM的去棕榈酰化，且通过激光共聚焦活细胞成像监测到ABHD16A去棕榈酰化 IFITM的实时事件（下图）。此外通过定点突变，还发现ABHD16A去棕榈酰化修饰作用关键氨基酸位于 N端的GXSXXG以及HXXXXD结构域，而355位的丝氨酸则是关键的催化位点。
并借助CRISPR-Cas9等技术分别构建了过表达和敲除表达ABHD16A的人和猪肾细胞，开展了流行性乙型脑炎病毒感染实验，结果表明ABHD16A抑制IFITM的抗病毒能力。
在本研究中，作者发现：1）ABHD16A与IFITM互作在人、猪、鼠多个物种间保守存在。2）ABHD16A过量或者敲低表达动态调控IFITM在质膜与内膜间的转运。3）ABHD16A是IFITM的去棕榈酰化酶。4）ABHD16A通过去棕榈酰化IFITM，阻碍其在质膜上的定位，从而负性调控其抗病毒作用。
该工作创新性发现了去棕榈酰化酶新成员-ABHD16A，且报道了其参与先天性免疫响应的分子机制，填补了IFITM棕榈酰化循环调控因子的研究空白。
参考文献：
1. Brass AL, Huang IC, Benita Y, John SP, Krishnan MN, Feeley EM, Ryan BJ, Weyer JL, van der Weyden L, Fikrig E, Adams DJ, Xavier RJ, Farzan M, Elledge SJ. 2009. The IFITM proteins mediate cellular resistance to influenza A H1N1 virus, West Nile virus, and dengue virus. Cell 139:1243-54.
2. Sobocinska J, Roszczenko-Jasinska P, Ciesielska A, Kwiatkowska K. 2017. Protein Palmitoylation and Its Role in Bacterial and Viral Infections. Front Immunol 8:2003.
3. Xu Z, Li X, Xue J, Shen L, Zheng W, Yin S, Xu J. 2020. S-palmitoylation of swine interferon-inducible transmembrane protein is essential for its anti-JEV activity. Virology 548:82-92.
4. Xu J, Gu W, Ji K, Xu Z, Zhu H, Zheng W. 2018. Sequence analysis and structure prediction of ABHD16A and the roles of the ABHD family members in human disease. Open Biol 8.
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认真学习了。
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