核磁共振研究抗病毒蛋白IFITM3的结构和抗病毒分子机制

IFITM (Interferon inducible transmembrane) proteins are a recently discovered family of anti-viral proteins that restrict the replication of a number of viral pathogens, including influenza A virus (IAV) and influenza B virus, denguevirus (DENV), severe acute respiratory syndrome coronavirus (SARS CoV), hepatitis C virus (HCV), and so on. At present, the structural and molecular mechanism study of IFITMs remains controversial, expecially the structural study only focused on the membrane topology. Under these circumstances, we are planning on studying the structure and anti-viral mechanism of IFITM3 protein from Homo sapiens. We will solve the solution structures of IFITM3 in detergent micelles and lipip bicelles using nuclear magnetic resonance (NMR).Based on the structure, we can confirm that which one of the proposed models of the membrane topology of IFITM proteins is right. The structure also can pave the way for further studies of the anti-viral mechanism of IFITMs using site-directed mutations and cellular biology.

干扰素诱导的跨膜蛋白(Interferon inducible transmembrane (IFITM) proteins)是最近发现的细胞抗病毒蛋白家族，它们起着限制一系列致病病毒(包括甲型流感病毒，乙型流感病毒，登革病毒，SARS病毒，丙型肝炎病毒等)复制的作用。目前关于IFITM蛋白的结构和作用机制研究都还没有完全的定论，特别是结构研究仅局限于膜拓扑结构研究。在此背景下，我们将以人源的IFITM3蛋白为研究对象，用液体核磁共振（NMR）的方法研究其在去污剂和磷脂双分子层中的三维溶液结构，去验证该蛋白的真正的膜拓扑结构，并为进一步用点突变和细胞生物学等方法更深入地研究IFITM蛋白的病毒抑制的分子机理打下坚实的结构基础。

干扰素诱导的跨膜蛋白(Interferon inducible transmembrane (IFITM) protein)是最近发现的细胞抗病毒蛋白家族，它们起着限制一系列致病病毒(包括甲型流感病毒，乙型流感病毒，登革病毒，SARS 病毒，丙型肝炎病毒等)复制的作用。目前关于 IFITM蛋白的结构和作用机制研究都还没有完全的定论，特别是结构研究仅局限于膜拓扑结构研究。而且目前的实验结果分别支持三个拓扑结构模型，到底哪个是正确的还存在争论。.我们以IFITM3蛋白为研究对象，用三维液体核磁共振的方法解析了IFITM3的溶液结构。由于NOE约束不够，得到的结构并不完全收敛，两个螺旋之间的相对角度无法确定。之后我们基于EPR实验进行的每个残基位点的亲水性试剂（NiEDDA）和疏水性气体（O2）的可接近性分析，得出如下的结论：IFITM3在去污剂中由N端的两个短螺旋和C端的一个长螺旋组成，其中N端的两个短螺旋是横卧在膜表面的，而C端的长螺旋则是一个跨膜螺旋。..前人曾在各种生化细胞实验的基础上提出了三个截然不同的拓扑结构模型（申请书图2），我们的NMR以及EPR结果与这其中的model III基本上相吻合，仅仅是螺旋长度有些许不同，这对我们正确认识IFITM3的结构有非常积极的意义，且对以后IFITM3的抗病毒功能研究具有一定的指导意义。