邹文安
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文献精读
疱疹病毒（Herpesviruses，HSV）在人类中普遍存在。单纯疱疹病毒1（HSV-1）的免疫调节蛋白中研究最深入的是HSV-1早早期蛋白（ICP0）和病毒体宿主关闭蛋白（vhs），其可通过抑制宿主蛋白表达和促进宿主蛋白降解，而改变宿主细胞的蛋白质组。然而，HSV-1复制对宿主蛋白质组的总体调控机制仍然不明确。
2020年10月6日，英国剑桥大学病理学系Colin M. Crump团队在Cell Reports（IF=8.109）上发表了最新研究成果。该研究团队通过多重蛋白质组学揭示了HSV-1感染时间内对宿主细胞表面重塑的具体机制。
1、HSV-1感染的QTV研究揭示GOPC是感染早期的宿主靶标
QTV（Quantitative temporal viromics）是一种全新的蛋白质组学技术，以质谱分析为基础，可以在病毒感染的过程中对宿主和病毒蛋白进行实时动态定量分析，展现病毒与宿主的互作网络机制。研究基于TMT标记定量技术，产生了迄今为止最完整的检测HSV-1裂解复制周期的蛋白质组数据集，量化了6,956个人类蛋白和67/74个典型HSV-1蛋白，并提供了感染期间蛋白表达变化全景。结果显示，HSV-1感染会导致496个蛋白的显著下调。
然而，宿主在被病毒侵染早期，其体内最早发生下调的蛋白质最有可能是富含抗病毒活性的因子。基于此，研究者鉴定出了HSV-1感染后最早发生显著下调的六种蛋白，为MBD1、MORC3、TRIM27、ZNF462（以上四种已被报道）、SETX和GOPC（新发现，可作为HSV-1介导降解的靶标）。
图1 从HSV-1感染导致的下调蛋白中筛选出6个靶标蛋白
2、GOPC在pUL56介导的NEDD4泛素连接酶作用下泛素化并降解
ITCH是NEDD4泛素连接酶家族的成员，来源于HSV-1和HSV-2的pUL56蛋白可以与ITCH和NEDD4相互作用而导致这些靶标的蛋白酶体降解。通过细胞培养下稳定同位素标记技术（SILAC）免疫沉淀-质谱（IP-MS）分析以及质粒转染细胞等实验，研究者发现NEDD4家族的泛素连接酶会在pUL56处富集，作为pUL56结合伴侣的GOPC，可通过pUL56介导，与NEDD4泛素连接酶家族作用，从而刺激其自身的泛素化和蛋白水解降解。同时，GOPC的降解表现出pUL56的PPXY基序（AAXA）依赖性（在高尔基膜上相互作用）和蛋白酶体抑制剂MG132抑制性。
图2 GOPC在pUL56介导的NEDD4下泛素化并依赖性降解
3、HSV-1在细胞培养中的复制不依赖于pUL56
在HSV-1感染期间，细胞中的GOPC迅速耗竭，这说明GOPC的下调在病毒复制中起关键作用。然而，在感染过程中，敲除pUL56的HSV-1 ΔUL56的生长动力学保持了内源性GOPC的水平，在细胞间扩散也没有缺陷，证明pUL56对于细胞培养中的HSV复制是可有可无的。于是研究者猜想，pUL56可能是参与调节针对HSV-1的抗病毒免疫反应的毒力因子。
4、pUL56特异性消耗的宿主蛋白鉴定
已知ICP0和vhs引起宿主蛋白表达的广泛重塑以促进病毒复制。通过研究者的数据表明，pUL56也有助于宿主蛋白质的消耗，并且更具针对性。为了鉴定被pUL56降解的细胞蛋白，研究者进行了细胞感染实验，并通过基于TMT的定量蛋白质组学进行分析，量化了7,696种人类蛋白质，确定DLG3、LRRC1、ERBIN等潜在靶标，且GOPC蛋白丰度发生了最大变化。这说明，通过pUL56介导的这些宿主蛋白的降解可能有助于HSV-1在体内传播。
图3 pUL56降解靶标的识别
5、pUL56活性改变血浆膜蛋白质组
细胞表面蛋白质的调节是多种病毒利用的一种免疫逃避策略。由于GOPC负责调节某些蛋白质向质膜的运输，所以作者猜想，在HSV-1侵染细胞时，也可能是利用pUL56的活性，破坏了GOPC，从而特异性修饰了细胞表面的蛋白质表达，而达成逃逸免疫侵染细胞的目的。通过使用基于SILAC的MS进行了细胞质膜分析，定量了大于700种宿主蛋白，发现被HSV-1-WT感染的细胞质膜处TLR2、IL18R1、DUOX1、SLC等含量较低，而pUL56缺失下丰度不受影响，即证实了作者猜想的正确性。
TLR2是一种可识别HSV-1的受体。作者采用免疫荧光显微镜研究了TLR2质膜定位的pUL56依赖性变化。结果表明，pUL56调节了TLR2的亚细胞定位，但不会令其降解。随后通过基因敲除及基于TMT的质谱分析，作者发现GOPC敲除的HaCaT细胞中TLR2显著下调，表明TLR2在角质形成细胞的细胞表面上的表达依赖于GOPC的活性。
图4 pUL56通过控制宿主转运到质膜来调节免疫受体
文献小结
综上所述，研究者结合了三种强大的无偏蛋白质组学技术：QTV、亲和力富集和质膜蛋白质组学，证实了HSV-1 pUL56可直接与宿主细胞运输因子GOPC结合，并通过其PPXY基序募集NEDD4泛素连接酶家族来刺激GOPC泛素化和降解，从而导致宿主细胞表面蛋白质组发生变化，使受感染细胞质膜上的重要免疫信号分子（如TLR2）的丰度降低，从而达到逃逸免疫策略。该研究中的蛋白质组学数据集为未来研究HSV宿主相互作用提供了丰富而重要的资源，并强调了一种有效的病毒逃逸机制，可用于鉴定和表征HSV调控受感染细胞的全细胞和质膜细胞学。
2020-10-14
2020-09-09
2020-08-24
2020-03-06
2019-06-28
2019-03-11
参考文献：
Timothy K. Soh, et al. 2020. Temporal Proteomic Analysis of Herpes Simplex Virus 1 Infection Reveals Cell-Surface Remodeling via pUL56-Mediated GOPC Degradation. Cell Reports.