蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶調(diào)控埃博拉病毒囊膜蛋白表達(dá)的機(jī)制

埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）可引起嚴(yán)重的出血熱和最高達(dá)90%的感染死亡率。病毒粒子表面的糖基化膜蛋白（Glycoprotein，GP）是啟動(dòng)病毒感染的唯一蛋白，同時(shí)也是決定病毒毒力的主要因素。感染細(xì)胞中過(guò)量表達(dá)的GP 蛋白可通過(guò)誘導(dǎo)細(xì)胞變圓、脫落，以及下調(diào)細(xì)胞表面相關(guān)分子的方式增強(qiáng)病毒毒力，而病毒為了能夠提高其對(duì)感染細(xì)胞的適應(yīng)性，會(huì)在復(fù)制過(guò)程中抑制GP 的表達(dá)，但病毒自身、或病毒通過(guò)宿主細(xì)胞調(diào)控GP 蛋白的表達(dá)的機(jī)理目前尚未被完全闡明。在基因水平，先前的研究表明EBOV 在復(fù)制過(guò)程中，可通過(guò)對(duì)GP 轉(zhuǎn)錄本RNA 的編輯的方式減少GP 蛋白的表達(dá)量。近期發(fā)表于《Autophagy》的研究論文“Protein disulfide isomerases (PDⅠs) negatively regulate ebolavirus structural glycoprotein expression in the endoplasmic reticulum (ER) via the autophagy-lysosomal pathway”進(jìn)一步在蛋白水平闡釋了細(xì)胞抑制GP 表達(dá)的詳細(xì)機(jī)制。

該研究首先通過(guò)親和純化-質(zhì)譜（AP-MS）和免疫共沉淀技術(shù)確定了細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)中的蛋白質(zhì)二硫鍵異構(gòu)酶（PDⅠ）家族成員Erp57 與Zaire 型EBOV GP 蛋白相互結(jié)合，且發(fā)現(xiàn)Erp57 可呈劑量依賴性的方式負(fù)向調(diào)控GP蛋白的表達(dá)以及病毒粒子的組裝和復(fù)制。

為了探究Erp57 抑制GP 蛋白表達(dá)的機(jī)制，研究人員圍繞Erp57 的生物學(xué)功能進(jìn)行了系列研究，結(jié)果表明GP 蛋白的降解與其Erp57 催化形成的空間構(gòu)象密切相關(guān)。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，GP 蛋白通過(guò)細(xì)胞轉(zhuǎn)錄因子ATF4 激活細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激，后者進(jìn)一步激活細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)相關(guān)蛋白降解途徑（ERAD）而誘發(fā)細(xì)胞對(duì)其降解，在此過(guò)程中3 個(gè)Ⅰ型α 甘露糖苷酶家族成員MAN1B1，EDEM1 和EDEM2 介 導(dǎo) 了GP 蛋 白 的 降解。深入研究發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞溶酶體是降解GP 蛋白的主要細(xì)胞器。在自噬功能受損細(xì)胞中，Erp57 無(wú)法繼續(xù)降解GP 蛋白。機(jī)制上，Erp57 可以顯著增強(qiáng)GP 蛋白的泛素化修飾，并增強(qiáng)GP 蛋白向細(xì)胞溶酶體的轉(zhuǎn)運(yùn)，從而通過(guò)細(xì)胞自噬途徑將其降解。

除EBOV 之外，絲狀病毒科還包括Marburgvirus（MARV），與EBOV GP 不同，MARV GP 不會(huì)引起感染細(xì)胞的變圓和脫落，其轉(zhuǎn)錄本也沒有RNA 編輯。有意思的是，Erp57 可以顯著增強(qiáng)（而不是抑制）MARV GP 蛋白的表達(dá)，研究還發(fā)現(xiàn)其他型EBOV（Sudan 型、Bundibugyo 型、Ta? Forest 型 和Reston型）的GP 蛋白也可被Erp57 所降解，而其他常見病毒的囊膜糖蛋白，包括流感病毒HA 蛋白、SARS-CoV S 蛋白、水泡口炎病毒G 蛋白和艾滋病病毒Env 蛋白，發(fā)現(xiàn)Erp57 不能降解這些病毒囊膜糖蛋白的表達(dá)?？梢奅rp57 對(duì)EBOV GP 蛋白表達(dá)的負(fù)向調(diào)控具有高度特異性。

深入研究發(fā)現(xiàn)在多器官來(lái)源的上皮細(xì)胞和巨噬細(xì)胞中，Erp57 都穩(wěn)定地表現(xiàn)出對(duì)EBOV GP 抑制作用，且與Erp57 同家族的其他蛋白分子，包括PDⅠA1/PDⅠ、PDⅠA2/PDⅠP、PDⅠA4/ERp70、PDⅠA5/PDⅠR 和PDⅠA7/PDⅠLT，都表現(xiàn)出與Erp57 類似的表型，這證明了PDⅠ家族對(duì)EBOV GP表達(dá)調(diào)控的廣譜性。

該研究首次證實(shí)了基因水平之外的EBOV GP 蛋白表達(dá)的調(diào)控現(xiàn)象，這為感染過(guò)程中EBOV 增強(qiáng)其細(xì)胞適性提供了新的佐證。重要的是，本研究通過(guò)揭示PDⅠ家族分子降解GP 蛋白的詳細(xì)分子機(jī)制，指明了利用PDⅠ分子靶向EBOV GP 而開發(fā)新型抗病毒藥物的理論方向。