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SYNJ2BP通過線粒體相關內質網膜促進慢病毒Env生成的機制研究

2022-02-09 12:16DUANYING-YI,WANGXIN-HUI,SUNKE-HUI
中國預防獸醫學報 2022年10期
關鍵詞:二硫鍵內質網線粒體

馬傳染性貧血病毒(Equine infectious anemia virus,EⅠAV)在馬體內的主要靶細胞是免疫細胞,且可長期潛伏感染馬,給養馬業造成了巨大的經濟損失。慢病毒囊膜蛋白(Envelope,Env)是病毒侵入宿主細胞必不可少的一種病毒蛋白。Env 需要在內質網(Endoplasmic reticulum,ER)中折疊和修飾才能成熟,進而發揮生物學功能。蛋白質的折疊,需要在較高的氧化狀態下進行,內質網具有催化氧化蛋白質通過交聯二硫鍵折疊所必需的細胞內氧化微環境。有證據表明,線粒體活性氧能促進細胞表面蛋白質二硫鍵形成、折疊和轉運。但是,關于慢病毒Env 在內質網中的氧化折疊調控機制未知。此外,內質網氧化折疊過程容易出錯,并產生大量錯誤折疊的有細胞毒性的蛋白質。真核細胞進化的內質網相關的降解反應(ER-associated protein degradation,ERAD)途徑中,形成了將錯誤折疊的蛋白從內質網到細胞質的回復運輸,然后通過泛素-蛋白酶體系統將其降解。由于慢病毒Env 富含二硫鍵,因此,折疊過程中常發生錯配,激活內質網應激反應后通過ERAD 途徑降解。線粒體相關內質網膜(Mitochondrion- associated endoplasmic reticulum membrane,MAM)是一種內質網與線粒體連接的特殊結構。該結構在氧化蛋白折疊和內質網應激的調控過程中發揮重要作用。MAM 是由一系列內質網和線粒體相關蛋白組成,其中SYNJ2BP 分子對于MAM的形成至關重要。

近期發表于《Journal of Virology》的研究報告“SYNJ2BP improves the production of lentiviral envelope protein by facilitating the formation of mitochondrion-associated endoplasmic reticulum membrane”證明了SYNJ2BP 是EⅠAV 復制的必要因素之一。該研究發現EⅠAV感染宿主細胞后,伴隨著病毒復制,SYNJ2BP的表達量也發生了上調。當通過siRNA 敲低細胞中SYNJ2BP 使其表達量下調時,EⅠAV 的復制也受到了抑制。同時,發現了SYNJ2BP 的下調表達影響了MAM 結構的生成,并且阻礙了EⅠAV Env 蛋白的生成。為了進一步驗證SYNJ2BP 在病毒復制中的關鍵作用,該研究構建了SYNJ2BP 缺失的細胞系,實驗表明SYNJ2BP 的缺失降低了EⅠAV 的感染效率,當回補SYNJ2BP 時,使EⅠAV 的感染效率得到了恢復。通過共聚焦、單分子超高分辨和透射電鏡等方法分析,發現SYNJ2BP 可促進MAM 的形成,進而提高EⅠAV 或HⅠV 的Env 生成,但是對于其他病毒蛋白,如結構蛋白Gag 或非結構蛋白Rev 的生成均沒有作用。內質網中的蛋白折疊是細胞中最消耗能量一種生命活動,另外,促進蛋白折疊的分子伴侶往往需要更多的鈣離子才能發揮功能。因此,ATP 和鈣離子對于內質網中氧化蛋白折疊至關重要。分子機制實驗表明,當SYNJ2BP缺失時,內質網中的ATP和鈣離子減少,當回補SYNJ2BP時,ATP和鈣離子增加。進一步分析發現,SYNJ2BP 通過促進MAM 的形成,提高Env 過表達細胞內質網中的ATP 和鈣離子濃度,增加了Env的生成。除此之外,該研究首次發現EⅠAV的Env與HⅠV的Env相似,錯誤折疊后被ERAD調控并降解,當SYNJ2BP 促進MAM 形成后,提高了EⅠAV 和HⅠV的Env在內質網中的正確折疊率,避免激活更多的內質網應激反應和ERAD 降解。

該研究首次發現了內質網和線粒體連接結構MAM可通過調控慢病毒Env的生成,影響病毒復制,同時揭示了SYNJ2BP 在此過程中發揮的關鍵分子功能,這為進一步研究慢病毒的復制機制奠定了基礎。

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