人类新发冠状病毒编码DUB抑制宿主干扰素抗病毒天然免疫反应分子机制

本项目通过三年实施，已完成了全部研究内容，取得了一些重要发现和研究成果。本研究通过一系列实验发现，冠状病毒PLP蛋白酶除了具有经典的蛋白酶活性，还具有许多新生物学功能。第一，冠状病毒PLP蛋白酶是一种病毒编码的新型去泛素化酶(DUB)。生物信息学预测提示冠状病毒PLP的高级结构与USP14和HAUSP两种胞内去泛素化酶(DUB)高度相似。进一步实验证实SARS 和NL63等人类新发冠状病毒PLP蛋白酶具有去泛素化酶活性，并且这种DUB活性对K48或K63连接的泛素化修饰都具有作用。PLP的DUB活性与其胞内膜定位密切相关；PLP蛋白酶的催化位点Cys-His-Asp三联氨基酸残基是决定其DUB活性的重要位点； PLP N端的Ubl或NAB-G2M结构域不影响其去泛素化酶活性。第二，冠状病毒PLP蛋白酶对宿主抗病毒天然免疫反应具有负调节作用，是一种病毒来源的新型干扰素拮抗蛋白。实验证明SARS 和NL63等人类新发冠状病毒PLP蛋白酶对宿主抗病毒天然免疫反应具有负调节作用，是一种新型干扰素拮抗蛋白。SARS PLpro、缺失Ubl及NAB-G2M结构域的构建体和蛋白酶活性位点突变体都可明显抑制干扰素表达。第三，冠状病毒PLP蛋白酶通过作用STING和TRAF3复合物以及对天然免疫信号通路中关键调节蛋白去泛素化(DUB)作用负调节宿主抗病毒天然免疫。NL63冠状病毒PLP2-TM特异性抑制STING激活的干扰素表达。PLP2-TM破坏STING与IPS-1、IKK的相互作用，阻碍IPS-1募集TBK1/IKK至IPS-1-IRF3复合体，从而抑制IRF3的活化。PLP2-TM通过破坏STING的二聚化负调控天然免疫反应。SARS冠状病毒PLpro可通过阻断TRAF3复合物的形成而抑制IRF3的活化，进而抑制干扰素表达。PLpro可与信号通路中蛋白TRAF3、STING、TBK1、IKKε发生相互作用。PLpro可阻断TRAF3与两种激酶TBK1和IKKε之间的相互作用，并可阻断STING与IRF3之间的相互作用而阻止TRAF3复合物形成和IRF3的活化。另外，PLpro对RIG-I、STING、TRAF3及IRF3的泛素化修饰都具有去泛素作用。以上研究揭示了SARS 和NL63等人类新发冠状病毒PLP蛋白酶抑制宿主抗病毒天然免疫的新机制.