陈化兰院士/李呈军发现甲型流感病毒复制周期的新的调控机制

作为甲型流感病毒(IAV)中病毒核糖核蛋白(vRNP)复合体的主要成分，核蛋白(NP)与输入蛋白α家族成员的异构体相互作用，导致自身和vRNP复合体进入细胞核，这是IAV复制周期的关键过程。

2022年9月2日，中国农业科学院哈尔滨兽医研究所陈化兰及李呈军共同通讯在Cellular & Molecular Immunology（IF=22）在线发表题为“Influenza A virus use of BinCARD1 to facilitate the binding of viral NP to importin α7 is counteracted by TBK1-p62 axis-mediated autophagy”的研究论文，该研究表明甲型流感病毒使用BinCARD1 促进病毒NP与输入蛋白α7 的结合被 TBK1-p62 轴介导的自噬抵消。

在这项研究中，发现Bcl 10-互作蛋白与CARD (BinCARD)的一种亚型BinCARD1被IAV用于有效的病毒复制。BinCARD1促进了vRNP复合物和新合成的NP的核输入，从而增强了vRNP复合物的活性。此外，还发现BinCARD1与NP相互作用，促进NP与宿主核输入通路的适配器importin α7结合。然而，该研究也发现，BinCARD1通过介导Lys63连结的TRAF3多泛素化促进RIG-I介导的先天免疫信号转导，而TBK1似乎可以降解BinCARD1。该研究发现，BinCARD1通过Lys63连结在K103残基上多泛素化，该多泛素被TBK1-p62轴识别并进行自噬降解。总之，该研究的数据表明，IAV利用BinCARD1作为促进病毒复制的重要宿主因子，并触发宿主防御系统中的两种机制——先天免疫信号和自噬降解——来缓解BinCARD1对IAV生命周期的促进作用。

甲型流感病毒 (IAV) 属于正粘病毒科。IAV 的基因组由八个单链负性 RNA 片段组成。每个病毒 RNA (vRNA) 片段末端与由三种聚合酶蛋白(聚合酶碱性蛋白 1 (PB1)、聚合酶碱性蛋白 2 (PB2) 和聚合酶酸性蛋白 (PA)) 组成的RNA依赖性 RNA 聚合酶相关联，剩余的片段包裹在核蛋白(NP)链上，形成vRNP复合体。

vRNP 复合物通过在受感染细胞的细胞核中催化病毒基因组的转录和复制，在IAV的生命周期中发挥核心作用。由于体积大，vRNP复合物无法通过被动扩散进入细胞核。从未包被的入侵病毒粒子释放后，vRNP 复合物通过经典的核输入途径输入细胞核，这是一个类似于许多核蛋白的易位过程。在该通路中，vRNP 复合物依赖NP进行核输入，这在很大程度上依赖于 NP 中的核定位信号 (NLSs) 与 importin α (IMP α) 亚型之间的结合以及 IMP α 和 importin β1 (IMP β1)之间的结合。已经在 NP 中鉴定了两个NLSs：N 末端的非常规 NLS（NLS1；残基3-13）和二分NLS（NLS2；残基 198-216）。

NLS1在vRNPs 的核输入中起主要作用，尽管它与IMP α的NLS结合域结合较弱。NP与IMP α 的各种异构体相互作用，包括IMP α-1、-3、-5和 -7。在 IMP α 家族成员识别 NP中的NLSs后，IMP β1被募集形成三聚体，该三聚体由核孔蛋白介导进入细胞核。除了 IMP α/β 复合物在vRNP 复合物的核转运中发挥的核心作用外，一些宿主因子已被证明参与调节 vRNP 复合物和/或新合成的NP的核输入，例如作为 PLSCR1、MOV10、HAX1、eEF1D和Hsp40 / DnaJB1。然而，考虑到 vRNP复合物在 IAV生命周期中的重要性，vRNP 核输入必须涉及其他尚未发现的新宿主因子。

促进IAV 复制的宿主因素可能会遇到来自宿主防御系统的阻力。先天免疫系统是宿主抵御病毒感染的第一道防线。维甲酸诱导基因 I (RIG-I) 先天免疫信号通路在阻碍 IAV 感染方面发挥重要的抗病毒作用。在细胞质中，RIG-I 感知在病毒 RNA末端形成的 5'ppp-dsRNA 狭长结构。CTD 结构域与病毒 RNA 结合后，RIG-I 经历构象变化和寡聚化，暴露 CARD 结构域以募集称为线粒体抗病毒信号蛋白 (MAVS) 的信号转接器。

作为对接位点，MAVS 募集下游TNF 受体相关因子 3 (TRAF3)、TBK1 和 kappa B 激酶 ε (IKKε) 抑制剂，从而激活干扰素调节因子 3 (IRF3)。激活的 IRF3 然后从细胞质转移到细胞核，并与干扰素-β (IFN-β) 和干扰素-α (IFN-α) 的启动子中的干扰素刺激反应元件 (ISREs) 结合，导致产生I 型FINs。TBK1 不仅在 I型 IFN 产生途径中发挥重要作用，而且磷酸化和激活 p62/SQSTM1 和 OPTN 等自噬受体，从而促进自噬。

BinCARD1在IAV复制周期中的作用示意图（图源自Cellular & Molecular Immunology ）

Bcl 10与CARD相互作用蛋白(BinCARD)是半胱氨酸蛋白酶募集域家族成员之一，主要表达为BinCARD1和BinCARD2两种亚型。这两种异构体的N端结构基本相同，都包含一个CARD结构域；BinCARD2的C端还包括一个跨膜结构域，这是其定位于内质网(ER)和线粒体所必需的。在功能上，BinCARD2通过与MAVS相互作用并促进其寡聚，正向调控RIG-I先天免疫应答，BinCARD1通过抑制Bcl10磷酸化抑制NFκB通路。然而，BinCARD在IAV复制周期中的作用尚不清楚，其功能调控也未见报道，这是促使作者进行了这项研究的根本原因。

该研究表明甲型流感病毒使用BinCARD1 促进病毒NP与输入蛋白α7 的结合被 TBK1-p62 轴介导的自噬抵消。在这项研究中，发现Bcl 10-互作蛋白与CARD (BinCARD)的一种亚型BinCARD1被IAV用于有效的病毒复制。BinCARD1促进了vRNP复合物和新合成的NP的核输入，从而增强了vRNP复合物的活性。此外，还发现BinCARD1与NP相互作用，促进NP与宿主核输入通路的适配器importin α7结合。然而，该研究也发现，BinCARD1通过介导Lys63连结的TRAF3多泛素化促进RIG-I介导的先天免疫信号转导，而TBK1似乎可以降解BinCARD1。

该研究发现，BinCARD1通过Lys63连结在K103残基上多泛素化，该多泛素被TBK1-p62轴识别并进行自噬降解。总之，该研究的数据表明，IAV利用BinCARD1作为促进病毒复制的重要宿主因子，并触发宿主防御系统中的两种机制——先天免疫信号和自噬降解——来缓解BinCARD1对IAV生命周期的促进作用。

原文链接：

https://www.nature.com/articles/s41423-022-00906-w

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