STTT︱香港城市大学何明亮团队揭示天然免疫新概念：I型干扰素受体的抑制性配体

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撰文︱黎煌璨，王怡然

审阅︱何明亮

责编︱王思珍，方以一，郭渺

天然免疫作为人体第一屏障，在保护宿主不被病原体（如细菌、病毒及寄生虫等）入侵中起到重要作用。宿主细胞的天然免疫分为两个阶段，首先宿主细胞检测到病原体入侵，诱发干扰素表达并分泌到细胞外。随后，干扰素与细胞膜上的受体结合，激发通路下游的效应分子的表达，抑制或清除病原体入侵。可见，干扰素信号通路的激活是天然免疫的关键环节。但是，病毒为提高存活率，进化出一系列逃脱机制。多项研究证实病毒可以通过各种方法，抑制细胞内干扰素生成或破坏干扰素信号传导。但病毒和天然免疫的对抗不止于此。何明亮教授团队2012年发表于《Journal of Virology》[1]的研究发现肠病毒71（EV71）2A蛋白酶（2A^pro）降低I型干扰素受体表达，但机制不明。

近日，香港城市大学何明亮教授团队近日在自然出版集团刊物《Signal Transduction and Targeted Therapy》发表题为“Secreted LRPAP1 binds and triggers IFNAR1 degradation to facilitate virus evasion from cellular innate immunity"的研究论文。作者发现，肠病毒71（EV71）2A蛋白酶（2A^pro）和新冠（SARS-CoV-2）3CL蛋白酶（3CL^proo）可通过增加低密度脂蛋白受体结合蛋白LRPAP1表达及分泌，作为一个体制性配体，导致I型干扰素受体降解，大幅度增强病毒感染水平。该研究首次揭示：（1）在天然免疫中存在I型干扰素受体的抑制性配体；（2）病毒可通过宿主蛋白出胞以抑制I型干扰素受体表达，实现免疫逃逸；（3）人体蛋白a2M，作为LRPAP1的天然抑制剂，在病毒感染时可稳定I型干扰素受体，重塑被病毒破坏的细胞天然免疫，而成为广谱性抗病毒药物的美好前景；（4）本研究为进一步研发其他广谱抗病毒药物提供新思路。

研究发现在肠病毒71（EV71）2A蛋白酶（2A^pro）或新冠（SARS-CoV-2）3CL蛋白酶（3CL^pro）表达的细胞中，低密度脂蛋白伴侣蛋白LRPAP1的表达显著上升。LRPAP1作为伴侣蛋白，在LRP1的运输和成熟中起着关键作用，但它和病毒的关系在此前未被发现。本研究基于质谱和微量热泳动仪分析，首次发现EV71 2A^pro和LRPAP1蛋白可以互作。此外，EV71 2A^pro和SARS-CoV-2 3CL^pro能增加LRPAP1在mRNA和蛋白层面的表达，而病毒含量在LRPAP1过表达细胞中显著上升。这证实了LRPAP1在病毒感染过程中发挥重要作用（图1）。已有多项研究表示，当LRPAP1的产出达到一定水平后会分泌出胞[2]。体内和体外的实验均表明胞外的LRPAP1可以增强EV71和SARS-CoV-2的复制和感染。作者进一步利用LRPAP1抗体特异性抑制胞外LRPAP1和对比胞内胞外病毒量，印证分泌出细胞外的LRPAP1是促进肠病毒与冠状病毒感染的关键。

图1.  EV71 2A^pro 或SARS-CoV-2 3CL^pro 导致LRPAP1的表达显著上升

作者发现LRPAP1是病毒酶抑制I型干扰素受体的关键因子。作者通过敲减LRPAP1表达后，对比不同病毒感染或不同病毒蛋白酶表达后细胞内I型干扰素受体的变化，发现LRPAP1主导了病毒引起的I型干扰素受体的抑制。同时，作者发现胞外LRPAP1能迅速（15分钟内）降低I型干扰素受体的表达。这一发现阐释了冠状病毒与肠病毒如何快速抑制自身免疫系统应答。

为进一步明确胞外LRPAP1抑制I型干扰素受体表达的原理，作者在短时间内（0-10分钟）观察细胞膜和细胞质内I型干扰素受体受胞外LRPAP1刺激所引起的变化，推断出LRPAP1可能是一个细胞膜上的I型干扰素受体抑制。通过小鼠大脑离体实验与细胞实验，作者证实胞外的LRPAP1可以快速降低I型干扰素受体水平。通过免疫共沉淀与微量热泳动仪分析，作者证实LRPAP1可以和I型干扰素受体的胞外结构域相结合，并促使I型干扰素受体磷酸化和泛素化，导致I型干扰素受体被溶酶体降解。通过溶酶体抑制剂的介入，LRPAP1导致的I型干扰素受体降解得到缓解。以上结果证明LRPAP1是当前首个被发现的I型干扰素受体的抑制性配体（图2）。

图2 . LRPAP1结合并降解干扰素受体

长久以来，宿主通过激活干扰素通路来抑制多种病毒的入侵。本研究发现由LRPAP1可以增强多种病毒感染，包括肠道病毒（EV71）、冠状病毒（HCoV-OC43）、疱疹病毒（HSV-1）、寨卡病毒（ZIKV）、乙肝病毒（HBV）等（图5）。这一发现不仅再次证实LRPAP1促进病毒感染的特性，更提示了一种全新又具备保守性质的病毒逃逸机制。因此，作者通过抑制LRPAP1（抗体，siRNA）很好的展现出对抗多种病毒感染的新方式（图3）。作者通过进一步筛选已知的LRPAP1拮抗分子，进而证明了一种临床风湿病药物α2M可以显著抑制体外LRPAP1并对抗多种病毒感染。值得关注的是，这项研究阐述了一种广谱性抑制病毒的全新方法。

图3. 抑制LRPAP1表达可抑制多种病毒感染

文章结论与讨论，启发与展望

本研究首次揭示了肠病毒71（EV71）2A蛋白酶和新冠（SARS-CoV-2）3CL蛋白酶可以帮助LRPAP1出胞，胞外的LRPAP1通过溶酶体使I型干扰素受体降解。同时，从LRPAP1 N端合成的肽段（RAPD1P1）可以结合I型干扰素受体并增强病毒感染。此外，本研究还发现LRPAP1的天然抑制剂（α2M）可抑制多种病毒感染（包括RNA和DNA病毒），而α2M之前被用于治疗类风湿性关节炎，这进一步为其成为广谱抗病毒药物提供可能。综上，本研究首次发现了I型干扰素受体的抑制性配体，为天然免疫研究提出了一个新概念。

原文链接：https://www.nature.com/articles/s41392-023-01630-1

香港城市大学生物医学系博士黎煌璨，博士生王雄和王怡然为本论文的共同第一作者；何明亮教授为通讯作者。研究得到了深圳市科技创新委员会基金，香港研究资助局基金和香港城市大学基金的支持。

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参考文献 1. Lu J, Yi L, Zhao J, et al. Enterovirus 71 disrupts interferon signaling by reducing the level of interferon receptor 1. J Virol. 2012;86(7):3767-3776. doi:10.1128/JVI.06687-112. Willnow TE, Sheng Z, Ishibashi S, Herz J. Inhibition of hepatic chylomicron remnant uptake by gene transfer of a receptor antagonist. Science. 1994;264(5164):1471-1474. doi:10.1126/science.7515194
本文完