真相大白！Nat Commun：蛋白组学揭示人巨细胞病毒感染过程中蛋白复合物的全景变化

本文由景杰学术团队报道

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人巨细胞病毒（HCMV）又称为人疱疹病毒 5 型（HHV-5），其感染率在我国高达 86%～96%。HCMV 是弱致病因子，绝大多数表现为无症状性感染；但在生理性免疫低下的胎儿和新生儿中，HCMV会引发发育性免疫缺陷和疾病，同时也会增加艾滋病和器官、骨髓移植患者等病理性免疫低下人群的病死率。

近日，来自普林斯顿大学分子生物学系的Ileana M. Cristea教授团队，在国际著名学术期刊Nature Communications上发表了最新的研究成果。研究人员运用基于质谱的蛋白质组学，监测了人巨细胞病毒感染期间数百种功能蛋白复合物的时间形成和解离，及宿主-宿主、病毒-宿主和病毒-病毒PPIs的动态变化。研究发现HCMV受体整合素- 1（ITGB1）与细胞外基质蛋白分离，并与CD63一起内化，是HCMV病毒增殖所必需的。研究为HCMV感染机制的研究和治疗提供了新的思路。

1、HCMV感染期间的TPCA分析

由蛋白相互作用形成的蛋白复合物在细胞中发挥着重要的作用，为研究HCMV感染对蛋白质相互作用的形成和解离的影响，研究人员应用TPCA法（thermal proximity coaggregation），高通量地监控HCMV感染中细胞内的蛋白复合物动态变化（图1a）。研究人员分别在HCMV复制周期的不同阶段收集原代人类成纤维细胞，37至64°C阶梯温度处理后（样本策略），采用TMT标记的定量蛋白质组技术定量不同温度下的可溶性蛋白(质谱策略)。研究共鉴定出大约5300种细胞和病毒蛋白，感染过程中病毒蛋白的丰度增加，这也与通过病毒复制的进程一致。

图1  HCMV感染期间的TPCA分析

二、HCMV感染过程中蛋白复合物的变化

研究人员发现HCMV感染期间，蛋白复合物会产生不同的变化。感染后，线粒体和细胞粘附复合物逐渐不稳定，说明病毒诱导细胞线粒体片段化，从而抑制细胞凋亡。在HCMV感染的早期阶段，随着PI3K信号转导轴的激活，PI3K途径得以稳定。感染中期（48h），与翻译起始相关的复合物开始稳定，这也与HCMV诱导的eIF4F组装和帽依赖性翻译相符。研究发现HCMV感染会诱导与蛋白质转运相关的复合物，CCC-WASH蛋白复合物对细胞内蛋白质转运至关重要。因此研究者推测CCC-WASH蛋白复合物在感染期间稳定性增加，并使用了PRM技术（平行反应监测）对WASHC2C与CCC进行定量，结果表明感染后期（72h）两者之间的相互作用增加了，证明了HCMV感染会增强病毒生产所需的CCC-WASH蛋白复合物的稳定性（图2）。

图2、HCMV感染会增强病毒生产所需的CCC-WASH蛋白复合物的稳定性

三、HCMV受体IGBT1被CD63内化

蛋白质聚集之间的欧式距离表明，在感染过程中HCMV进入细胞的受体蛋白ITGB1和胶原蛋白（COL1A1）或纤连蛋白（FN1）逐渐远离，而与CD63越来越近。敲除CD63后，在血浆膜上保留了更多的ITGB1，并且病毒滴度显著降低。因此认为在感染早期，HCMV受体ITGB1被前病毒性四跨膜蛋白CD63激活。CD63激活ITGB1并促进整联蛋白信号传导，并增强几种质膜蛋白的内化。

图3、HCMV受体IGBT1被CD63内化

四、IGF2R感染期间会重新分布，是有效病毒复制所必需的

胰岛素样生长因子Ⅱ型受体（IGF2R）据报道定位于病毒组装复合体，但在感染过程中的功能仍然未知。研究发现，IGF2R主要定位于未感染细胞的核周区域，但在感染初期它的极化表型较少。感染中期，IGF2R在细胞核周围显示出明显的定位，感染后期时它集中在病毒装配复合体上。与对照细胞相比，IGF2R CRISPR细胞中的病毒滴度显著降低。这些结果表明在感染的早期和晚期，IGF2R的位置都发生了改变，IGF2R可能具有前病毒功能，并且这个功能可能是通过调节病毒蛋白的运输来实现的。

图3、IHCMW感染过程中的蛋白复合物变化

综上所述，本文使用热位移分析揭示了HCMV感染期间宿主-宿主和病毒-宿主蛋白缔合的时间变化。在HCMV感染的早期阶段，随着PI3K信号转导轴的激活，PI3K途径得以稳定。同样在感染早期，HCMV受体ITGB1被前病毒性四跨膜蛋白CD63内化。随着感染的进展，CD63定位于病毒组装复合体。该研究同时还揭示了易位蛋白IGF2R的前病毒作用，其定位从HCMV感染早期的细胞核周围扩散到病毒体成熟期间病毒装配复合体的积累。此外，内体转运复合物WASH和CCC在感染后期显示出增加的缔合，表明通过在病毒装配和流出过程中调节细胞内运输来发挥前病毒作用。

参考文献

Yutaka Hashimoto, et al., 2019, Temporal dynamics of protein complex formation and dissociation during human cytomegalovirus infection. Nat Commun.

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