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胞膜蛋白的表達，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。目前對于MARCH8抑制病毒復制的機制研究認為，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，進一步闡釋了MARCH8作為宿主限制因子抑制IAV復制的作用及其分子機制。

作者首先利用慢病毒包裝體系，檢測了MARCH8對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蛋白在細胞中的表達豐度。通過感染MARCH8過表達和敲除的細胞系，作者進一步證實MARCH8能夠靶向降低病毒感染后M2蛋白在細胞中尤其是在細胞質(zhì)膜上的表達豐度。利用PPMO敲降小鼠肺臟中的MARCH8蛋白表達，作者發(fā)現(xiàn)MARCH8能夠抑制流感病毒在小鼠體內(nèi)的復制。后續(xù)實驗發(fā)現(xiàn)其作用機制是通過泛素化M2蛋白，促進質(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，進而阻斷病毒顆粒的釋放。MARCH8介導底物分子的降解，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)含有四個賴氨酸殘基，分別為K49，K56，K60和K78。因此，作者分別對四個賴氨酸殘基分別進行單個或全部突變，獲得五個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位點是MARCH8的主要作用靶點。通過構(gòu)建攜帶K78R突變的IAV病毒株，證實突變病毒株在細胞和小鼠體內(nèi)具有更好的復制能力。進一步分析K78位點在流感病毒中的保守性，作者發(fā)現(xiàn)H1N1的流行株通過獲得78/79位點非賴氨酸的突變，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性突變機制,為高產(chǎn)流感疫苗株的改造提供了新的理論基礎(chǔ)。

中國醫(yī)學科學院病原生物學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。中國醫(yī)學科學院病原生物學研究所郭斐研究員和王健偉研究員為共同通訊作者。同時，該研究得到了中國醫(yī)學科學院病原生物學研究所趙振東研究員, 中國醫(yī)學科學院生物醫(yī)藥與技術(shù)研究所岑山研究員,中國疾病與預防控制中心病毒病研究所宋敬東副研究員,加拿大麥吉爾大學梁臣教授的大力支持。