抗病毒性宿主限制性因子IFITM3蛋白翻译后修饰及其功能的分子机理研究

Viral infection can be limited by different anti-viral host restriction factors via multiple unique or common mechanisms. The recently identified interferon-induced transmembrane protein 3, 1-8U (IFITM3) appears to be one such host restriction factor, but the underlying mechanism by which IFITM3 mediates its anti-viral function remains unclear. Recent studies have shown that IFITM3 inhibits the early replication of influenza A virus, Human Immunodeficiency Virus (HIV) and Vesicular Stomatitis virus (VSV). Furthermore, S-palmitoylation of IFITM3 can also affect its antiviral activity. We purified the IFITM3 complex via Tandem Affinity Purification (TAP), followed by Mass Spectrometry (MS) analysis, to identify the novel IFITM3 interaction partner/s TCP1 ring complex (TRiC) family of chaperonins, and the modification K88me1 of IFITM3. Overexpression of the methyltransferase SET7 promoted K88me1 modification, that was found to contribute to its anti-viral activity as identified during virus infection assays. .We expect to further explore IFITM3's post-translational modifications and dynamic regulation on the basis of our preliminary data found thus far during this project. Moreover, we also hope to identify its molecular mechanism of action as a general host restriction factor.

宿主限制性因子通过抑制病毒感染过程中的不同途径从而发挥其生理功能。干扰素诱导跨膜蛋白3（IFITM3）作为广谱性宿主限制性因子，其抗病毒的分子机制目前知之甚少。近来研究发现，IFITM3可以抑制包括流感病毒，人体免疫缺陷病毒，水泡性口炎病毒等多种病毒感染。其外，IFITM3蛋白棕榈酰化也影响其抗病毒功能。通过串联亲和层析纯化出IFITM3蛋白复合体及质谱测序分析，我们新发现IFITM3复合体中含有多个TRiC家族成员蛋白亚基。另外我们还发现IFITM3蛋白第88位赖氨酸发生甲基化修饰，过表达甲基化酶SET7促进该位点的甲基化。通过病毒感染实验我们发现，IFITM3第88位赖氨酸单甲基化有助其抗病毒功能的发挥。 .通过本项目申请，我们期望在这些预实验结果基础上进一步深入探索病毒感染过程中IFITM3翻译后修饰及其复合体的动态调节，以及其作为广谱性抗病毒限制性宿主因子的分子机制。

宿主限制性因子可以通过不同的策略抑制病毒感染。了解抗病毒感染机制对于设计治疗抗感染策略起着重要的作用。干扰素诱导的跨膜蛋白3（IFITM3,1-8U）即属于这样的一个光谱宿主限制性因子。它属于IFITM 蛋白家族，由位于11q15.5 的IFITM3 gene 编码，全长133 个氨基酸，在不同种属之间具有高度的同源性，但其生物学功能尚不清楚。从2009 年起至今，陆续有报道说IFITM3 可以抑制流感病毒，西尼罗河病毒，登革热病毒，水泡性口膜炎病毒等病毒的感染宿主细胞。2010 年Howard 等利用蛋白质组学分析的方法发现在IFITM3 的三个半胱氨酸残基上均存在蛋白质棕榈酰化修饰，该翻译后修饰影响着IFITM3 在膜表面的聚集及其抗病毒作用。此外，Guo 组还发现IFITM3 N端的21 个氨基酸和C 端跨膜区对其抗病毒活力是必要的，但其具体的抗病毒机制尚未被揭示，而IFITM3 抗病毒机制的揭示将对增强人自身抗病毒能力，研究开发抗病毒药物具有重要的指示意义。.我们利用串联亲和纯化技术从TAP-IFITM3 U2OS 稳转株中将TAP-IFITM3复合体纯化出来，经银染切胶，送公司质谱测序。从质谱结果中我们发现IFITM3与大量的分子伴侣CCT(chaperonin containing T-complex polypeptide (TCP1)，也称为TRiC (TCP1 ring complex)存在相互作用。经免疫共沉淀及激光共聚焦验证发现IFITM3与CCT复合体八个亚单位均存在相互作用。我们认为可能IFITM3的正确折叠需要TRiC,而IFITM3 的正确折叠对其正常发挥抗病毒功能是必不可少的。另外，TRiC 可能辅助IFITM3 在细胞内的迁移，发挥抗病毒功能。我们初步发现IFITM3通过竞争结合CCT蛋白从而抑制病毒蛋白与CCT蛋白的结合。此外，质谱结果显示在K88 位点处存在一个赖氨酸单甲基化修饰。我们发现干扰素诱导的跨膜蛋白3（IFITM3）的第88 位赖氨酸被单甲基化，从而降低了其抗病毒功能。该甲基化受甲基化酶SET7 和去甲基化酶LSD1 动态调节。水疱性口炎病毒感通过促进IFITM3 与SET7 的相互作用增强IFITM3-K88me1 水平，2表明这条途径可以被病毒利用支持感染；相反地，干扰素α 通过LSD1 降低IFITM3-K88m