MARCHs（membrane associated RING-CH proteins）是一類膜E3泛素連接酶。該類蛋白的N端含有C4HC3 RING-finger結(jié)構(gòu)域，能夠結(jié)合E2結(jié)合酶，泛素化修飾底物分子。目前該家族共發(fā)現(xiàn)11個(gè)成員，MARCH8屬于胞內(nèi)MARCH家族的一員，能夠下調(diào)MHC（major histocompatibility complex）Ⅱ，CD86和IL（interlukin）-1受體輔助蛋白等多種細(xì)胞膜蛋白的表達(dá)，是一種重要的免疫調(diào)節(jié)蛋白。近年研究發(fā)現(xiàn)，MARCH8具有抗病毒活性。目前對(duì)于MARCH8抑制病毒復(fù)制的機(jī)制研究認(rèn)為，MARCH8能夠下調(diào)病毒包膜蛋白在質(zhì)膜上的分布，減少病毒顆粒中包膜蛋白的插入，降低其感染性。

7月20日，郭斐課題組在Nature communications上發(fā)表了題為MARCH8 inhibits influenza A virus infection by targeting viral M2 protein for ubiquitination-dependent degradation in lysosomes的論文，進(jìn)一步闡釋了MARCH8作為宿主限制因子抑制IAV復(fù)制的作用及其分子機(jī)制。

作者首先利用慢病毒包裝體系，檢測(cè)了MARCH8對(duì)于流感病毒包膜蛋白功能的影響，并意外發(fā)現(xiàn)MARCH8能夠顯著降低M2蛋白在細(xì)胞中的表達(dá)豐度。通過(guò)感染MARCH8過(guò)表達(dá)和敲除的細(xì)胞系，作者進(jìn)一步證實(shí)MARCH8能夠靶向降低病毒感染后M2蛋白在細(xì)胞中尤其是在細(xì)胞質(zhì)膜上的表達(dá)豐度。利用PPMO敲降小鼠肺臟中的MARCH8蛋白表達(dá)，作者發(fā)現(xiàn)MARCH8能夠抑制流感病毒在小鼠體內(nèi)的復(fù)制。后續(xù)實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)其作用機(jī)制是通過(guò)泛素化M2蛋白，促進(jìn)質(zhì)膜上的M2蛋白內(nèi)吞并經(jīng)溶酶體途徑降解，降低M2蛋白在質(zhì)膜上的分布，進(jìn)而阻斷病毒顆粒的釋放。MARCH8介導(dǎo)底物分子的降解，依賴于底物分子胞內(nèi)區(qū)的賴氨酸殘基。M2蛋白的胞內(nèi)區(qū)含有四個(gè)賴氨酸殘基，分別為K49，K56，K60和K78。因此，作者分別對(duì)四個(gè)賴氨酸殘基分別進(jìn)行單個(gè)或全部突變，獲得五個(gè)M2 K>R突變體。比較野生型M2和K>R突變M2被MARCH8泛素化修飾和降解情況發(fā)現(xiàn)，M2的K78位點(diǎn)是MARCH8的主要作用靶點(diǎn)。通過(guò)構(gòu)建攜帶K78R突變的IAV病毒株，證實(shí)突變病毒株在細(xì)胞和小鼠體內(nèi)具有更好的復(fù)制能力。進(jìn)一步分析K78位點(diǎn)在流感病毒中的保守性，作者發(fā)現(xiàn)H1N1的流行株通過(guò)獲得78/79位點(diǎn)非賴氨酸的突變，逃逸MARCH8的抗病毒作用。 該研究闡釋了宿主的內(nèi)源性免疫作用及病毒的適應(yīng)性突變機(jī)制,為高產(chǎn)流感疫苗株的改造提供了新的理論基礎(chǔ)。

中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所博士后劉曉滿，副研究員許豐雯和研究員任麗麗，為論文共同第一作者。中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所郭斐研究員和王健偉研究員為共同通訊作者。同時(shí)，該研究得到了中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院病原生物學(xué)研究所趙振東研究員, 中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所岑山研究員,中國(guó)疾病與預(yù)防控制中心病毒病研究所宋敬東副研究員,加拿大麥吉爾大學(xué)梁臣教授的大力支持。