中国科学院武汉病毒研究所周溪课题组在病毒调控宿主N端规则研究方面取得重要进展。
细胞内蛋白质“寿命”(half-life)存在较大差异。一般来讲,负责细胞必要结构的蛋白比较长寿,而负责信号调控的蛋白寿命往往较短。20世纪80年代,美国麻省理工学院教授Alexander Varshavsky总结发现,蛋白的N端氨基酸的种类决定了其在细胞内的分解速率,这一规律适用于从原核到真核的所有生命形态,被称为“N端规则”(N-end rule)。N端规则途径可利用一组脱酰胺基、精氨酰基化作用,导致暴露出非稳定N端氨基酸的蛋白快速降解。该途径已被发现参与调控从原核到真核的各类生物学及疾病过程,如G蛋白信号、染色体稳定、细胞凋亡、NO信号、神经退行性疾病等。但当前研究中,关于侵染各种生命类型、利用及调控各类生物学过程的病毒能否通过N端规则途径进行调控,进而影响蛋白寿命的相关报道尚未出现。
周溪课题组发现一种小RNA类似病毒-果蝇C病毒(DCV)在感染果蝇的早期可以抑制细胞凋亡通路,并进一步发现DCV早期感染可以导致一种N端被切割形态的细胞凋亡抑制蛋白DIAP1的异常积累。在正常情况下,这种N端被切割的短DIAP1具有较强的凋亡抑制能力;但因暴露了N端不稳定氨基酸(天门冬酰胺),而被发现会在凋亡激发过程中由N端规则途径迅速降解,最终“施放”细胞凋亡效应。更深入的研究发现,DCV早期感染可以特异性抑制N端规则途径中的脱酰胺基过程(deamidation),进而延长暴露出N端不稳定氨基酸的短DIAP1的寿命,抑制细胞凋亡通路。该研究是首次发现病毒可以通过抑制N端规则途径调控蛋白“寿命”,并揭示了其分子机制,对深入理解各类病毒与N端规则的相互作用机制奠定了理论基础。
相关研究成果以A Picorna-like Virus Suppresses the N-end Rule Pathway to Inhibit Apoptosis为题发表在生命科学领域综合期刊eLIFE上,并被该期刊评论为“打开了N端规则途径领域的新的大门”。该研究得到了国家优秀青年科学基金,国家自然科学基金委与英国皇家学会、英国医学科学院共同设立的牛顿高级学者基金,国家高技术研究发展计划,中科院战略性先导科技专项等的资助。
病毒感染抑制N端规则途径中的脱酰胺基过程,阻止短DIAP1降解,抑制细胞凋亡通路
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