马TRIM5α参与抗病毒天然免疫应答的分子机制研究

The innate immune response is the first line of defense against pathogens. TRIM5α is one of intracellular anti-retroviral restriction factors, which not only targets and degrades retroviral capsid proteins (CA), but also activates innate antiviral signaling pathways.In previous studies, we found that comparing to other species, the equine TRIM5α presented some unique molecular characteristics. It lost the important C terminal domain during the evolution. In addition, in contrast with the primate TRIM5α, which activates antiviral signaling pathways depending on the intact SPRY domains, equine TRIM5α contains only one fifth of the full SPRY domain but still significantly actives AP-1 and NF-κB signaling pathway. These data suggest that TRIM5α antiviral mechanisms are different among some specific species. This proposal will focus on the following two objectives to study the molecular mechanism of the innate antiviral immunity: the degradation of viral CA and the activation of AP-1 and NF-κB signaling pathways by equine TRIM5α. The successful performance of this proposal is expected to better understand the meaning of multiple ways of TRIM5α activation and signaling, as well as the interaction and adaption between the host and viruses.

天然免疫是宿主抵抗病原的第一道防线。TRIM5α是存在于多种宿主细胞内抗逆转录病毒天然免疫限制因子，可通过其SPRY结构靶向降解逆转录病毒衣壳蛋白（CA）和激活天然免疫来发挥抗病毒功能。我们发现，相对其它动物而言，马TRIM5α具有独特的分子特征，在进化过程中缺失了重要的C末端结构域。灵长类TRIM5α发挥免疫激活功能依赖完整SPRY结构域，而马TRIM5α蛋白仅包含五分之一SPRY结构，仍能显著激活天然免疫信号通路,并发挥抗病毒功能。这提示TRIM5α在不同种属中激活天然免疫的分子基础和机制不同。本项目将从马TRIM5α降解病毒CA蛋白及激活AP-1信号通路两个方面来研究其抗病毒天然免疫的分子机制，以期发现不同宿主TRIM5α蛋白激活天然免疫的多样性机制，进一步理解宿主细胞天然免疫分子进化及与病毒相互适应的机理。

TRIM5α是存在于多种宿主细胞内种间抗逆转录病毒天然免疫限制因子。TRIM5α作为模式识别受体与逆转录病毒的衣壳结合后迫使病毒过早脱壳，同时会激活强烈的天然免疫应答发挥双重抗病毒功能。然而，TRIM5激活天然免疫的分子机制不是很清楚，并且我们前期发现即使马和恒河猴TRIM5α结构大不相同，但仍具有相同的激活天然免疫的功能，推测不同种属TRIM5α激活天然免疫的分子基础和机制不同，因此本研究致力于明确马和恒河猴TRIM5α激活天然免疫的关键氨基酸与分子机制以及TRIM5蛋白激活天然免疫的功能在其抗病毒活性中的作用。本研究确定了马TRIM5α激活天然免疫的关键氨基酸是第303位苏氨酸和第304位亮氨酸，而恒河猴TRIM5激活功能依赖于SPRY的完整β折叠桶结构。TAK1的泛素化对于马TRIM5激活天然免疫至关重要，但TAK1的泛素化不是恒河猴TRIM5α激活AP-1通路的充分条件，而SPRY结构参与介导的TRIM5α的Met1和Lys27连接的多聚泛素化影响了AP-1通路的激活。这是首次在抗病毒蛋白中发现线性泛素化修饰。非典型泛素化在TRIM5抗病毒中的作用已得到了面上资助。此外我们通过建立稳定表达细胞系，发现TRIM5α信号通路的激活活性与其抗病毒活性呈显著正相关。本研究确定了不同种属TRIM5在天然免疫激活功能上的保守型，并确定了SPRY结构在免疫信号中的一个重要的角色和新的抗病毒机制，进一步扩展对抗逆转录蛋白TRIM5α抗病毒机制的深度理解。本研究开展期间已发表SCI文章1篇，培养博士研究生1名，硕士研究生3名，达到项目预期目标。