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

病毒在长期进化过程中获得了抑制宿主抗病毒天然免疫反应的生物特性，目前对人类新发冠状病毒调节宿主抗病毒天然免疫反应及其分子机制还不很清楚。以人类新发冠状病毒NL63为模型的前期研究发现，冠状病毒PLP蛋白酶是一种病毒来源的去泛素酶(DUB)，而且PLP蛋白酶具有负调节宿主干扰素(IFN)抗病毒天然免疫反应的功能。以上述发现为基础，本项目将围绕"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"这一科学问题，综合采用生物化学和分子生物学等技术研究：冠状病毒PLP蛋白酶对宿主干扰素表达通路的负调节作用；PLP蛋白酶DUB与其负调节宿主干扰素抗病毒天然免疫反应的内在联系；PLP蛋白酶抑制宿主干扰素抗病毒天然免疫反应的分子机制。课题对阐明人类新发冠状病毒编码DUB的生物学功能，揭示人类新发冠状病毒抑制宿主抗病毒天然免疫反应新机制以及发现新型抗病毒药物靶标等具有重要理论意义。

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.