JBC:农科院郑永辉研究组揭示埃博拉病毒囊膜糖蛋白合成机制

 

埃博拉病毒于上世纪70年代被发现，感染人可引起严重的埃博拉出血热，致死率最高可达90%，但自病毒发现以来到2014年前未造成大范围的流行。2014年初，非洲出现的埃博拉疫情共导致一万余人的死亡，给国际社会造成严重的经济和社会负担。由于该病毒的超强致死率，其被视为是生物恐怖主义的工具之一。目前尚没有获得许可在临床应用的疫苗，也没有特效的抗病毒药物。

 

据了解，病毒粒子表面的囊膜糖蛋白是介导病毒感染靶细胞的唯一蛋白，因此被认为是疫苗研发的首选抗原以及抗病毒制剂开发的理想靶标，但其在宿主细胞内的成熟机制尚不明确，因此深入研究囊膜糖蛋白的生物合成过程具有重要意义。

 

科研人员经过系统研究，发现内质网分子伴侣钙连蛋白和钙网蛋白参与了囊膜糖蛋白的成熟过程。同时发现，囊膜糖蛋白的GP2亚基N-糖基化在调控蛋白的表达和病毒组装过程中发挥重要作用。进一步研究发现，GP2亚基的N-糖基化通过参与蛋白的剪切、蛋白糖链的加工、多聚体的形成以及蛋白折叠等多个过程而影响病毒的组装和感染。

 

据郑永辉研究员介绍，病毒必须借助宿主细胞的内环境来完成自身蛋白的成熟及病毒粒子的组装，这是一个涉及多个生物学事件的精密调控过程，其中任何一个环节的异常或缺失都可能导致病毒无法装配和感染。本研究阐明了细胞通过囊膜蛋白糖基化而调控蛋白功能的详细机理，将为抗埃博拉病毒药物的研发提供新的理论依据。

 

MechanisticUnderstandingofN-GlycosylationinEbolaVirusGlycoproteinMaturationandFunction

 

TheEbolavirus(EBOV)trimericenvelopeglycoprotein(GP)precursorsarecleavedintothereceptor-bindingGP1andthefusion-mediatingGP2subunitsandincorporatedintovirionstoinitiateinfection.GP1andGP2formheterodimers,whichhave15or2N-glycosylationsites(NGSs),respectively.Here,weinvestigatedthemechanismofhowN-glycosylationcontributestoGPexpression,maturation,andfunction.Asreportedbefore,wefoundthatalthoughGP1NGSsarenotcritical,thetwoGP2NGSs,N563andN618,areessentialtotheGPfunction.FurtheranalysisuncoveredthatN563andN618regulateGPprocessing,demannosylation,oligomerization,andconformation.Consequently,thesetwoNGSsarerequiredforGPincorporationintoEBOV-likeparticles(E-VLP)andHIV-1pseudovirions,anddetermineviraltransductionefficiency.UsingCRISPR/Cas9technology,weknockedoutthetwoclassicalendoplasmicreticulum(ER)chaperonescalnexin(CNX)and/orcalreticulin(CRT)andfoundthatbothCNXandCRTincreasetheGPexpression.Nevertheless,NGSsarenotrequiredfortheGPinteractionwithCNXorCRT.Together,weconcludethatalthoughN563andN618arenotrequiredforEBOVGPexpression,theysynergisticallyregulateitsmaturation,whichdeterminesitsfunctionality.