作者：王燕琴 徐松鹤
来源：《兽医导刊》 2019年第6期
王燕琴 徐松鹤/ 内蒙古集宁师范学院
口蹄疫病毒（FMDV）抑制宿主的翻译机制，阻断蛋白质分泌，并裂解与信号转导和先天免疫应答有关的细胞蛋白。FMDV 是一种单链阳性RNA 病毒，由衣壳和核酸组成，其基因组长度约为8500 个碱基，该基因组被一个二十面体衣壳包裹， 衣壳由VP1、VP2、VP3 和VP4 四种结构蛋白各60 个拷贝组成（ 图1）。VP1、VP2、VP3 折叠成一个八链的楔形β- 折叠形成外层衣壳结构， 同时，VP4 和RNA 紧密结合，形成病毒粒子的内部结构。VP1 是变异最大的结构蛋白，VP2和VP3 相对保守，VP4 在FMDV血清型间高度保守。FMDV 的开放阅读框（ORF）约为6.5kb，由L 区（ 编码L（pro））、P1 区、P2区和P3 区组成。P1 区域编码四种病毒结构蛋白， 包括VP1、VP2、VP3、VP4。P2 和P3 区域编码病毒非结构蛋白2A、2B、2C、3A、3B、3Cpro 和3Dpol。FMDV 或FMDV 的某些蛋白可通过抑制宿主蛋白的翻译或转录水平而拮抗宿主细胞的先天反应。
正交编码器 宿主的先天免疫反应是对抗病毒感染的第一道防线。I 型干扰素（IFN），如IFN-α、IFN-β，被认为是先天免疫反应中一个重要的组成部分，特别是对病毒感染。IFN 是一种具有很强抗病毒活性的糖蛋白，根据IFN 在细胞膜上受体的结构，将其分为三种类型。其中I 型IFNs（IFN-α、IFN-β）可在病毒感染过程中诱导，激活信号通路，促进下游干扰素刺激基因（ISGs）的转录，进而形成宿主抗病毒状态，影响适应性免疫应答。视黄酸诱导基因1样RNA 解旋酶受体（RLRs）是位于胞质中的模式识别受体，其中包括维甲酸诱导基因I （RIG-I）、黑素瘤分化相关因子5 （MDA5）和遗传和生理学实验室蛋白2 （LGP2）。RIG-I 和MDA5 都能识别RNA 病毒，但RNA 识别特异性不同，而LGP2 在抗病毒免疫中起调节作用。RNA 与RIG-I 或MDA5 的结合会激活MAVS，最终导致I 型干扰素和促炎因子的产生。FMDV 和许多病毒已经进化到可以对抗宿主的先天免疫反应。 一、主要蛋白酶Lpro衰变池
FMDV 前导蛋白酶Lpro 是一类在FMDV 发病过程中起重要作用的类木瓜蛋白酶。Lpro 是FMDV 中第一个被翻译的蛋白，有Labpro 和Lbpro 两种替代形式，其中Lbpro 蛋白是体内主要的蛋白类型。Lpro 可破坏转录因子核因子κB（NF-κB）的完整性，因此已被鉴定为IFN-β 的拮抗剂。Lpro通过抑制上游调控因子直接或间接阻断IFN 活性。Lpro 引起的双链RNA（dsRNA） 诱导的IFN-α1/β 表达的减少，也与干扰素调节因子3/7（IRF-3/7）蛋白水平的降低有关。筛选Lpro 突变体表明，抑制dsRNA 诱导的IFN-α1/β 启动子活化及降低IRF-3/7 的表达并不需要Lpro 的eIF4G 的处理能力。IFNs的翻译抑制可能是由于eIF4G 的裂解阻断了帽子结构依赖的mRNA 翻译。缺乏Lpro 编码区的病毒感染会导致比野生型病毒更高水平的I 型干扰素（IFN-α 和IFN-β）mRNA水平。Lpro 还能抑制dsRNA 诱导的 IFN-λ1 表达， IFN-λ1 有对FMDV 的抗病毒活性。除了阻止IFN-α/β 蛋白的合成，Lpro 还降低IFN-βmRNA 和IFN 刺激基因产物（如双链RNA 依赖的蛋白激酶R （PKR）、2'，5'- 低腺苷酸合成酶（2’,5’-OAS）和Mx1）的mRNA在猪细胞中的即时早期诱导水平。启动子活性和蛋白研究表明，Lpro下调干扰素调节因子3/7（IRF-3/7）在转录和翻译水平的表达。IRF-3/7是RIG-I/MDA5 诱导的先天免疫信号通路的重要调控因子，是对小核糖核酸病毒感染的重要通路反应。
最近的一项研究发现，Lbpro是一种新型的去泛素化酶。泛素化和去泛素化是一类重要的调控模式，在包括病毒诱导的I 型IFN 信号转导在内的许多信号级联中都发挥着重要作用。病毒以多种方式与泛素和泛素样修饰物连接。此外，FMDV Lpro 还通过其DUB 活性抵消宿主天生的抗病毒反应。序列
比对和结构生物信息学分析表明，FMDV Lbpro 的催化残基（Cys51和His148）在FMDV 的7 种血清型中高度保守，其拓扑酶高度类似于泛素特异性蛋白酶14（USP14）以及严重急性呼吸系统综合症冠状病毒的类木瓜蛋白酶。纯化的Lbpro蛋白和体内异位表达的Lbpro 均可去除细胞底物中的泛素（Ub），从而作用于赖氨酸-48 和赖氨酸-63 连接的多泛素链。此外，Lbpro 显著抑制RIG-I、坦克结合激酶1（TBK1）、TNF 受体相关因子6 （TRAF6）和TRAF3 的泛素化。这些因子是激活I 型IFN 反应的关键信号分子。
二、VP1
FMDV VP1 结构蛋白上含有一个G-H 环，环上的氨基酸包含有能刺激免疫反应的T、B 细胞表位，所以VP1 能诱导产生中和抗体。G-H环顶部有一个高度保守的RGD 序列，RGD 序列履行着吸附到细胞表面并与表面受体结合的功能，是病毒感染的关键。
VP1 诱导的I 型干扰素抑制是通过与sorcin 相互作用介导的，sorcin 是一种调节细胞对病毒感染反应的蛋白。VP1 在HEK293T 细胞中抑制肿瘤坏死因子（TNF）-α或仙台病毒诱导的I 型IFN 反应，这种抑制可以被短发夹RNA 引起的sorcin 的敲降完全废除；sorcin 的过表达抑制I 型IFN 应答。相反，TNF-α 或仙台病毒诱导的I 型干扰素反应在sorcin 敲降时增加，导致水泡性口炎病毒复制的抑制。
三、VP3五氟化锑
FMDV VP3 能够通过负调节病毒引发的IFN-β 信号通路来逃避宿主先天免疫。Li 等发现VP3 的表达抑制仙台病毒触发的IRF3 的激活和RIG-1/MDA-5 的表达。它们通过瞬时转染和免疫共沉淀反应证实结构蛋白VP3 与病毒诱导的信号转接器（VISA） 的相互作用，VISA依赖于VP3 的C 端氨基酸。VP3 能够通过破坏VISA 的mRNA 来抑制VISA 的表达。另外，VP3 能抑制II型IFN 信号通路。FMDV VP3 的过表达抑制IFN-γ- 激发的STAT1在Tyr701 的磷酸化和随后的下游基因的表达。机制上，FMDV VP3与JAK1/2 相互作用，抑制STAT1的酪氨酸磷酸化、二聚化和核积累。FMDV VP3 还破坏了JAK1 复合物的组装，并通过溶酶体途径降解JAK1，但没有降解JAK2。
四、2B
小核糖核酸病毒基因组P2 区域编码三个成熟的病毒蛋白， 即2A、2B 和2C。FMDV 2B 和2C部分与其他小核糖核酸病毒同源，而FMDV 2A 只是一个18 个氨基酸的肽，远短于其他小核糖核酸病毒成员。FMDV 2A 蛋白缺乏任何蛋白酶基序，只含有特征性的c 端基序“- Glu （x）AsnProGly（2A）/Pro（2B）-”。此外， 保守的切割位点位于2A - 2B Gly（2A）/Pro（2B）之间。2B 蛋白是病毒孔蛋白，是一类由多种动物病毒编码的低分子量疏水跨膜蛋白。跨膜疏水域与磷脂双分子层相互作用，诱导分散，增加膜的通透性，从而促进病毒颗粒的释放。病毒孔蛋白参与病毒生命周期的多个阶段，如细胞进入和基因组复制。缺失了孔蛋白的病毒无法从细胞中正常组装和释放。
近期的研究表明，FMDV 利用2B 破坏宿主的免疫反应。FMDV2B 的过表达可以抑制多聚胞苷酸（poly（I ∶ C）） 和仙台病毒触发的IFN-β、IL-6、ISG15 表达上调。FMDV 2B 转染HEK293T 细胞后， 抑制TBK1 和IRF3 的磷酸化。免疫共沉淀和下拉实验表明，FMDV 2B 蛋白可与宿主RIG-I 和MDA5 相互作用。FMDV 2B 蛋白与RIG-I 相互作用，诱导RIG-I 的减少。FMDV 2B 通过靶向RIG-I和MDA5 负调控RIG-1 样受体介导的IFN-β 诱导。激活的TBK1/IKKε 磷酸化IRF3 和/ 或IRF7，导致IRF3 和IRF7 发生同源二聚化或异源二聚化以及细胞核易位与转录辅激活因子结合，在IFN-β 启动子上形成增强体，诱导I 型IFNs的表达。2B 介导的RIG-I 减少只针对FMDV，而不针对其他小核糖核酸病毒，包括脑心肌炎病毒、肠病毒71 型和柯萨奇病毒A16。RIG-I蛋白水平的降低与真核翻译起始因子4 伽玛的裂解、细胞凋亡的诱导、蛋白酶体、溶酶体和caspase 通路的结合无关。RIG-I 与2B 之间存在直接的相互作用。2B 的羧基末端氨基酸105 ～ 114 和氨基酸135 ～ 144对RIG-I 的还原至关重要，而相互作用需要残基105 ～ 114。此外，病毒不仅通过抑制IRFs 的磷酸化来调控IFN 反应，而且还抑制STATs 转录因子的磷酸化。
五、2C竹胶合模板
FMDV 2C 蛋白是FMDV 编码的病毒蛋白中高度保守的分子之一，它负责许多与膜靶向相关的生物功能。2C 是病毒RNA 复制复合物中最大的膜结合成分，在病毒复制复合体的膜重排和形成过程中起着关键作用。最近有研究发现，2C 参与细胞凋亡诱导和I 型IFN 反应。FMDV 蛋白2C 与细胞蛋白N-
myc和STAT 交互器（Nmi）相互作用，诱导细胞中度凋亡。Nmi 是一种因子，它通过与多种蛋白相互作用而参与多种细胞信号通路，包括IFN信号通路和凋亡信号通路。Nmi 的异二聚体复合物伴侣-IFN 诱导的35-kDa 蛋白（IFP35），是一种在细胞凋亡、细胞因子应答和抗病毒活性方面具有潜在作用的蛋白。此外，免疫沉淀和免疫荧光研究表明2C 通过改变Nmi 和IFP35 的亚细胞分布，将其招募到细胞内膜结构中，形成2C-Nmi-IFP35 复合物。因此2C可能通过宿主蛋白Nmi 诱导细胞凋亡，也可能通过宿主蛋白IFP35 诱导I 型IFN 应答。
丙烷脱氢制丙烯
六、3A
FMDV 3A 蛋白是一种153 个氨基酸的肽段，在大多数FMDV 株中都是保守的。在所有FMDV 株中，3A 编码区编码亲水结构域和疏水结构域的N - 端（位置1-75）有一半高度保守。相比之下，所有FMDV株的C 端都发生了许多突变和缺失。3A 被认为是病毒引发的IFN-β 信号通路的负调节器。 3A 过表达抑制仙台病毒激活的IRF3 和RIG-I/MDA5 的表达。3A 与RIG-I、MDA5、VISA 的相互作用，依赖于3A 的N - 末端51 个氨基酸。3A通过干扰RIG-I、MDA5 和VISA的mRNA 水平，抑制其表达。
七、3Cpro
FMDV 3Cpro 蛋白酶（一种糜蛋白酶样半胱氨酸蛋白酶）是病毒多蛋白的主要裂解酶。3Cpro 与抑制宿主细胞转录和翻译有关。3C pro抑制dsRNA 活化蛋白激酶（PKR）在猪肾脏（PK-15）细胞中的
表达和活化。然而，它不依赖于众所周知的蛋白酶活性3Cpro 或3Cpro 诱导的宿主蛋白合成的关闭。3Cpro通过溶酶体途径诱导PKR 降解，且3Cpro 与PKR 之间不存在相互作用。FMDV 通过下调PKR 蛋白，逐渐形成了一种克服PKR 介导的抗病毒作用的策略。
3Cpro 也参与先天免疫调节。Wang 等人提供的直接证据表明，3Cpro 水解NF-kB 必要调节性蛋白（NEMO）， 而NEMO 是激活NF-kB 和IFN 调节因子信号通路所必需的桥接适配器蛋白，可减少RIG-I/MDA5 信号通路。他们发现3Cpro 特别针对NEMO Gln383 残基，该残基位于c 端亮氨酸拉链基序和锌指结构域（ZF）之间。ZF 结构域在充分激活NF-kB 和IRFs 中发挥着关键作用，而NF-kB 和IRFs能够协调免疫和炎症反应。
电脑针织机 自噬被认为是固有先天免疫的几个自主分支之一，能够帮助宿主细胞防御病毒感染。自噬是通过形成双膜自噬小体与溶酶体融合形成自噬体，并消化自噬体的内容物来进行的。大约31 种ATG 参与哺乳动物的自噬过程。病毒在感染过程中会操纵自噬，主要针对ATGs 和Beclin 1，以抵消抗病毒作用。据报道， ATG5-ATG12 的N 端胱天蛋白酶募集域（CARD）与RIG-1 及干扰素β 启动子刺激因子1（IPS-1，也称为MAVS、Cardif 和VISA）结合，负调节I 型干扰素和细胞因子的产生。ATG5-ATG12 可以被病毒蛋白3Cpro 降解，siRNA 敲除ATG5-ATG12 后，FMDV 产量显著增加， 而ATG5-ATG12 过表达时FMDV 产量显著减少。同时，ATG5-ATG12 还通过抑制TRAF3的降解促进TBK1 的磷酸化和IRF3的活化。FMDV 可以通过病毒蛋白3Cpro 对ATG5-ATG12 的降解对抗病毒。
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议