翻译后修饰在IFITM蛋白抗病毒功能中的作用及机制研究

IFITMs (interferon-induced transmembrane proteins) inhibit the entry of many viruses, including influenza A virus (IAV), hepatitis C virus (HCV), and human immunodeficiency virus type 1 (HIV-1), etc. This broad antiviral activity indicates an important role of IFITM proteins in host antiviral defense, and also suggests the possibility of developing IFITM-based approaches to curb the pandemics that are caused by the aforementioned human pathogenic viruses. The previous studies showed that the proper post-translational modifications are indispensable for the antiviral activity of IFITMs, even though they have different antiviral spectrums. On the basis of these published data, this project is aimed to define the functions and mechanisms of post-translational modifications in IFITM3 and IFITM1 biological properties (amount, traffic and localization) and antiviral activity. Besides, we also plan to identify the key enzymes for post-translational modifications and other host cofactors of IFITMs and investigate the mechanisms. Collectively, these data will help us further understand the detail mechanisms of IFITMs antiviral activity, and find a potential target for interfering viral entry. Furthermore, this study may yield evidence for insight into the balance between virus and host defense.

干扰素诱导穿膜蛋白(interferon-induced transmembrane proteins，IFITMs)可抑制包括流感病毒（IAV）、丙肝病毒（HCV）及人类免疫缺陷病毒（HIV-1）在内多科属病毒的入胞过程，在宿主抗病毒防御中发挥重要作用。对其抗病毒机制的深入研究，可为研发以IFITMs为基础的广谱抗病毒手段提供理论支撑。前期研究表明，正确的翻译后修饰对IFITM3及IFITM1行使抗病毒功能非常重要。本项目拟以此为切入点，明确已知修饰对IFITM3及IFITM1生物学性质（如量、运输与定位）及抗病毒活性的影响及调控机制，分析参与IFITMs翻译后修饰的关键酶等协同完成抗病毒功能的细胞蛋白，并初探作用机制。本项目工作有助进一步认识IFITMs抗病毒过程的分子细节，发现干预病毒入胞过程的可能靶点，为深入理解病毒与宿主防御间博弈关系提供理论依据。

干扰素诱导穿膜蛋白（IFITMs）可抑制多种病毒的进入过程，同时可抑制某些病毒的蛋白合成及弱化新生病毒的感染性。IFITMs存在多种翻译后修饰，解析其对IFITMs抗病毒活性的影响及其中机制是当前研究的热点。本项目探究IFITM3棕榈酰化修饰的位点、关键酶及其与抗病毒活性的关系；在明确IFITMs抑制泡沫病毒（FVs）复制的基础上，分析了磷酸化、棕榈酰化及泛素化修饰在其中的作用；同时探究IFITMs与病毒包膜蛋白的翻译后修饰的关系，分析相应修饰对IFITMs抑制作用的敏感性；对与病毒建立感染早期事件相关的数种宿主蛋白抗病毒效应展开研究并初探分子机制。研究发现数种DHHC蛋白可催化IFITM3多个位点棕榈酰化，DHHC3和DHHC7对不同位点的催化能力存在差异；确证IFITM1、3对原型泡沫病毒PFV及牛泡沫病毒BFV均有显著抑制作用；证明其抑制病毒进入及结构蛋白表达，但病毒关键调控蛋白的生成无明显变化，尚不能排除其对新生病毒感染性的影响；Y20磷酸化位点及棕榈酰化位点突变可改变IFITM3定位，但对其抑制PFV复制活性无显著影响。发现BFV Env的棕榈酰化修饰是其膜融合及释放所必需，与病毒对IFITM1、3抑制的敏感性相关。发现参与泛素化修饰过程的TRIM14等三种细胞蛋白影响病毒复制并解析部分相关机制。上述结果拓展了IFITMs抗病毒谱，丰富了对翻译后修饰在其抗病毒效应中发挥作用的认知，提示了解泡沫病毒复制特性的线索，为进一步研究干预手段等工作提示了新的切入点。