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eLIFE: 周溪团队在病毒调控N端规则与蛋白寿命研究方面取得重要进展
at :2017/12/18 8:46:52    

近日,中国科学院武汉病毒研究所/病毒学国家重点实验室周溪研究员团队在病毒调控宿主N端规则研究方面取得重要进展,揭示了小RNA类似病毒通过抑制宿主N端规则途径逃逸细胞凋亡。相关研究成果12月12日以“A Picorna-like Virus Suppresses the N-end Rule Pathway to Inhibit Apoptosis”为题发表在生命科学领域综合权威期刊 eLIFE https://elifesciences.org/articles/30590
 

研究背景

细胞内的蛋白质从合成到降解,其“寿命”(half-life)差异较大。一般来说,负责细胞必要结构的蛋白比较长寿,而负责信号调控的蛋白寿命往往较短。直到上世纪八十年代,MIT的Alexander Varshavsky教授才总结发现:蛋白的N端氨基酸的种类决定了其在细胞内的分解速率,这一规律适用于从原核到真核的所有生命形态,被称为“N端规则”(N-end rule) (图一)。而N端规则途径利用一组脱酰胺基、精氨酰基化作用,导致暴露出非稳定N端氨基酸的蛋白快速降解。该途径已被发现参与调控从原核到真核的各类生物学及疾病过程,如G蛋白信号、染色体稳定、细胞凋亡、NO信号、神经退行性疾病等。然而,对于侵染各种生命类型、利用及调控各类生物学过程的病毒来说,其是否能调控N端规则途径、进而影响蛋白寿命,目前尚无报道

 

图一:N端规则:A,真核生物的N端规则;B,不同有机体N端规则比较。 (Alexander Varshavsky, 2011)

 

在该研究中,研究者们发现一种小RNA类似病毒-果蝇C病毒(DCV)在感染果蝇的早期可以抑制细胞凋亡通路,并进一步发现病毒早期感染可以导致一种N端被切割形态的细胞凋亡抑制蛋白DIAP1(Drosophila Inhibitor of Apoptosis 1)的异常积累。果蝇DIAP1与哺乳动物中的cIAP及XIAP蛋白同源,是凋亡通路中最重要的负调控因子,起到凋亡“刹车”的作用。在正常情况下,尽管这种N端被切割的短DIAP1具有较强的凋亡抑制能力,但因暴露了N端不稳定氨基酸(天门冬酰胺),被发现会在凋亡激发过程中由N端规则途径迅速降解,从而最终“施放”细胞凋亡效应(Nat Cell Biol 5:467-73, 2003)。该团队更深入的研究发现,病毒的早期感染可以诱导负责N端规则途径中的脱酰胺基过程(deamidation)的NTAN1蛋白的降解,抑制脱酰胺基过程,从而延长暴露出N端不稳定氨基酸的短DIAP1的寿命,抑制细胞凋亡通路(图二)。该研究是首次发现病毒可以通过抑制N端规则途径调控蛋白“寿命”,并揭示了其分子机制;被eLIFE编辑评论为“opens a new gate in the field of the N-end rule pathway” (打开了N端规则途径领域的新的大门),对深入理解各类病毒与N端规则的相互作用机制奠定了理论基础。

 

图二 病毒感染通过抑制N端规则途径中的脱酰胺基过程,阻止短DIAP1降解,从而抑制细胞凋亡通路。

 

本研究获国家优秀青年科学基金(31522004)、英国皇家学会与国家基金委牛顿高级学者基金(31761130075)、国家青年863项目(2015AA020939)、中国科学院先导科技专项(XDPB0301)等资助。周溪研究员课题组博士后王赵玮博士、博士生夏晓玲为论文共同第一作者,周溪研究员为通讯作者。今年6月,该团队在抗病毒免疫研究方面取得重要进展,揭示了RNA干扰(RNAi)通路在哺乳动物中具有抗病毒免疫功能,相关研究成果发表在Immunity上(Qiu Y 2017),并被作为亮点文章在Immunity首页展示。该进展引起学界广泛关注和热议。

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