寻找战“痘”英雄！Cell Reports | 蛋白组学分析发现抗痘苗病毒感染的限制因子
景杰学术/解读
痘苗病毒（VACV）是一种与天花病毒遗传相关的大型双链DNA正痘病毒。正痘病毒之间的抗原相关性导致对异源感染的交叉保护，因此VACV被作为有效的天花活疫苗，最终在1980年根除了天花。
为了提高VACV作为疫苗的安全性并优化其免疫原性，需要全面了解VACV的生物学及其与宿主细胞的相互作用。系统和定量分析宿主和病毒蛋白在病毒感染过程中的变化可以预测先天和适应性免疫的组分以及提供对病毒-宿主相互作用的动态信息。此外，对病毒靶向的蛋白质进行蛋白酶体降解的无偏分析可以预测抗病毒因子。
近日，国际专业学术期刊Cell Reports报道了剑桥大学Michael P. Weekes团队针对VACV的蛋白质组学研究成果。研究人员运用TMT标记定量蛋白质组学和严谨的生物信息学分析方法发现HDAC5是抑制不同DNA病毒家族复制的限制因子，同时也揭示了干扰素拮抗剂对组蛋白去乙酰化酶的调节作用。
Graphical Abstract
1. 痘苗病毒感染的定量病毒学分析
研究者首先运用TMT蛋白质组学定量，分析VACV感染过程中宿主和病毒蛋白的动态变化。首先用Western Reserve（WR）毒株感染端粒酶逆转录酶（TERT）-永生化原代人胎儿包皮成纤维细胞（HFFF-TERTs）。通过TMT标记定量蛋白组学和MS3定量分析7个时间点内蛋白质表达的变化，定量到8991个人类蛋白和216个病毒蛋白中的172个蛋白。蛋白变化幅度最大主要发生在感染后期。感染超过18h时，有265种人类蛋白质下调超过2倍，70种人类蛋白质上调超过2倍。值得注意的是，前期结果表明，VACV感染会导致HDAC5降解。
Figure 1 VACV感染的定量分析
2. DNA病毒靶向的细胞表面蛋白
研究者富集了下调 2倍以上的蛋白通路。 有趣的是，包括“extracellular”, “cell attachment site”和“immunoglobulinlike fold”等多个簇都鉴定到了下调的细胞表面受体和配体。 这表明质膜蛋白的调节可能是VACV感染的关键。为了鉴定以前未被识别的候选配体，研究者在数据中添加了InterPro功能域注释，结果表明，37种蛋白质具有相关的InterPro注释，并且与模拟感染相比至少下调2倍。 除了酪氨酸蛋白激酶受体AXL，内皮唾液酸蛋白（CD248）以及参与粘附，信号传导和免疫的许多其他分子外，还有12种胶原蛋白和4种原钙蛋白被下调。
Figure 2多种胶原蛋白，原钙粘蛋白和先天免疫调节蛋白下调
为了鉴定由VACV和不相关的双链DNA（dsDNA）病毒共同下调的蛋白质，研究者融合了之前对细胞巨化病毒（HCMV）感染的定量分析数据。DAVID软件表明，两种病毒下调的蛋白质富含细胞表面受体。之前的结果表明，HCMV诱导多种原钙粘蛋白下调，并初步证明该家族成员激活NK细胞配体。在VACV感染过程中，葡萄糖蛋白γB5也被下调，这表明该分子可能在先天免疫中具有特别重要的作用。研究者定量到29种TRIM 蛋白，其中TRIM5,13,25,26和56在感染期间被下调。 TRIM5是HCMV的目标。 TRIM5可以限制逆转录病毒，TRIM56抑制多种RNA病毒，包括流感，登革热和黄热病病毒。另外，VACV和HCMV都下调IFIT，这表明除了RNA病毒之外，这整类蛋白质可能还有一种尚未被发现到的抑制DNA病毒的机制。
Figure 3 VACV和HCMV共同调节的蛋白质
综上所述，全面了解病毒与宿主细胞的相互作用是研究疫苗安全性和优化免疫原性的关键步骤。系统和定量分析宿主和病毒蛋白在病毒感染过程中的变化可以对病毒靶向的蛋白质进行蛋白酶体降解的无偏分析可以预测抗病毒因子。研究人员运用TMT标记定量蛋白质组学分析VACV感染过程中宿主蛋白与VACV蛋白的动态变化，发现过程中VACV下调265种蛋白质，这些蛋白包括多种可能作为自然杀伤（NK）细胞配体细胞表面胶原蛋白和原钙粘蛋白，同时还包括多种ISG蛋白的下调。包括组蛋白去乙酰化酶5（HDAC5）在内的69％的下调蛋白被靶向进入蛋白酶体进行降解，并证明HDAC5是抑制不同DNA病毒家族复制的限制因子。
参考文献
Soday L, et al. (2019), Quantitative Temporal Proteomic Analysis of Vaccinia Virus Infection Reveals Regulation of Histone Deacetylases by an Interferon Antagonist. Cell Rep.
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