科研動態(tài)

2023年12月12日，中國農業(yè)大學動物醫(yī)學院獸醫(yī)公共衛(wèi)生安全全國重點實驗室和農業(yè)農村部動物流行病學重點實驗室楊漢春教授團隊在《自噬(Autophagy)》雜志發(fā)表題為"Senecavirus A induces mitophagy to promote self-replication through direct interaction of 2C protein with K27-linked ubiquitinated TUFM catalyzed by RNF185《塞內卡病毒A型通過2C蛋白與RNF185催化的K27鏈泛素化的TUFM直接相互作用誘導線粒體自噬促進病毒復制》"的研究論文。該研究豐富了對SVA致病機制的認識，并為新型抗病毒策略設計提供了線索。

論文對塞內卡病毒A型（Senecavirus A，SVA）感染誘導宿主細胞線粒體自噬的分子機制進行了研究，發(fā)現(xiàn)SVA的2C蛋白通過與線粒體TUFM蛋白直接相互作用而錨定在線粒體上，并在E3泛素連接酶RNF185催化下TUFM發(fā)生K27連接的泛素化修飾，進而被SQSTM1識別并結合，而SQSTM1又通過與LC3相互作用，將2C錨定的線粒體包裹進線粒體自噬體中，實現(xiàn)完全的線粒體自噬，借此促進SVA在宿主細胞中復制。研究結果豐富了對SVA致病機制的認知，也為基于調控宿主與病毒相互作用設計新型抗病毒策略提供了新思路和新靶標。

SVA是一種新發(fā)對豬致病的病原，可引起不同年齡段豬口、鼻及蹄部產生水皰、潰瘍以及新生仔豬急性死亡，對全球養(yǎng)豬業(yè)造成了較大威脅。在分類上，SVA屬于微RNA病毒科塞內卡病毒屬，其基因組為單股正鏈RNA，全長約7.3kb，編碼結構蛋白VP1、VP2、VP3和VP4以及非結構蛋白L、2A、2B、2C、3A、3B、3C和3D。作為豬的新發(fā)病原，SVA的致病機理和免疫調控機制等科學問題亟待解答，開展此類研究有助于創(chuàng)新SVA感染的防控策略，也為其他動物病原的研究提供參考。

作者利用透射電鏡、激光共聚焦免疫熒光、Western blot和線粒體分離等技術證實，SVA感染能夠誘導宿主細胞發(fā)生完全線粒體自噬（圖1），并且SVA誘導線粒體自噬依賴于病毒復制。

圖1. SVA感染誘導宿主細胞發(fā)生線粒體自噬現(xiàn)象

通過對SVA各蛋白進行異位表達，并利用Western blot和激光共聚焦免疫熒光等技術證實，SVA 2C蛋白能夠獨立誘導線粒體自噬。借助免疫共沉淀配合質譜鑒定發(fā)現(xiàn)，2C蛋白通過與線粒體蛋白質翻譯延伸因子（TUFM）相互作用誘導線粒體自噬。通過構建2C和TUFM蛋白系列截短體并利用免疫共沉淀證實，2C蛋白第231?321位氨基酸與TUFM蛋白第56?252位氨基酸所在區(qū)域是兩者互作的關鍵區(qū)域，其中TUFM蛋白第196和211位谷氨酸（E196和E211）是決定兩者互作的關鍵位點（圖2）。

圖2. SVA 2C蛋白與線粒體TUFM蛋白互作關鍵區(qū)域和位點的鑒定

通過構建攜帶不同標簽的泛素和TUFM真核表達質粒，共轉染細胞，借助免疫共沉淀發(fā)現(xiàn)TUFM在細胞內發(fā)生泛素化修飾，且SVA感染可顯著增強TUFM泛素化水平，只有泛素化修飾的TUFM才能與p62發(fā)生互作，而p62又與LC3存在互作。以內源性TUFM為誘餌，利用免疫共沉淀配合質譜鑒定，證實RNF185是催化TUFM泛素化修飾的關鍵E3泛素連接酶。通過構建系列截短體和突變體發(fā)現(xiàn)，RNF185通過其TM1結構域與TUFM互作，催化TUFM發(fā)生K27鏈泛素化修飾（圖3）。

圖3. RNF185與TUFM互作關鍵區(qū)域以及TUFM泛素化修飾類型的鑒定

綜上，該研究證實了SVA感染通過誘導宿主細胞發(fā)生線粒體自噬促進病毒復制，SVA 2C蛋白通過與RNF185催化的K27鏈泛素化的TUFM直接相互作用誘導線粒體自噬發(fā)生（圖4）。該研究豐富了對SVA致病機制的認識，并為新型抗病毒策略設計提供了線索。

圖4. SVA感染誘導細胞線粒體自噬促進自身復制的分子機制模式圖

中國農業(yè)大學動物醫(yī)學院張永寧副教授和楊漢春教授為文章通訊作者，博士研究生陳美榮為第一作者。該研究得到國家自然科學基金面上項目（32072840）、北京市自然科學基金面上項目（6212013）和國家現(xiàn)代農業(yè)產業(yè)技術體系（CARS-35）等項目的資助。