TRIM7：全新抑制人腸道病毒的E3泛素連接酶

　　泛素-蛋白酶體途徑介導的蛋白質降解是維持細胞內蛋白穩態的重要調控系統之一，其在多種細胞內生命活動進程中發揮重要的調控作用，例如細胞增殖、細胞分化、DNA修復、腫瘤發生、感染與免疫等 。

　　E3泛素連接酶是泛素-蛋白酶體系統的重要組成部分，E3識別特異性底物，通過對底物進行不同類型的泛素化修飾而決定底物蛋白的功能與命運。在人類基因組中至少有600 多個E3，然而，據目前已有報道，僅有不到2%的E3泛素連接酶被鑒定為宿主固有的直接抗病毒蛋白 。因此，有理由相信有一些具有直接抗病毒作用的E3尚未被發掘，這些E3泛素連接酶可靶向某一個或某一類病毒的病毒蛋白或與病毒感染、復制相關的宿主因子發生蛋白酶體途徑降解，而限制病毒的增殖。

　　2021年5月31日，UT Southwestern Medical Center的John W. Schoggins團隊（第一作者為番文春博士）在Cell上發表文章TRIM7 inhibits enterovirus replication and promotes emergence of a viral variant with increased pathogenicity，鑒定了一個全新的抑制人腸道病毒的E3泛素連接酶TRIM7，并闡明了一個全新的人類腸道病毒與宿主相互作用的方式。

　　為挖掘新穎的抗病毒E3泛素連接酶，研究人員建立了表達人RING型E3泛素連接酶基因和TagRFP的雙順反子慢病毒庫，利用流式細胞術對表達GFP報告蛋白的7種RNA病毒進行篩選。篩選發現，TRIM7—一個TRIM（Tripartite motif containing protein, TRIM）家族蛋白成員，對CVB3（柯薩奇病毒B3型）具有極強的抑制作用。研究人員還發現TRIM7對其它人類腸道病毒，包括EVA71、Echovirus 11、PV、和EVD68均有不通過程度的抑制作用，而對鼠腸道病毒Mengovirus （MenV）、黃熱病毒（Yellow fever virus, YFV）、寨卡病毒（ZIKA virus, ZIKV）、和呼吸道合胞體病毒（Respiratory syncytial virus, RSV）等沒有抑制作用。

　　在分子機制探究中， 研究人員發現添加蛋白酶體抑制劑MG312可以拯救CVB3在TRIM7表達細胞中的感染。這暗示著TRIM7介導的病毒抑制作用依賴于宿主的泛素-蛋白酶體途徑，表明TRIM7可能靶向某個病毒蛋白或病毒感染、復制相關的宿主因子發生降解而限制病毒。

　　通過一系列病毒學相關實驗，研究人員確定了TRIM7特異性抑制CVB3的RNA復制。利用免疫沉淀聯合蛋白質普技術，研究人員發現TRIM7與多個病毒蛋白發生相互作用，如2C， 2BC， 3C、和3CD。有意思的是，TRIM7僅靶向2BC蛋白發生降解。2BC是2C的前體蛋白，成熟的2C蛋白在病毒RNA復制中具有關鍵作用。因此，TRIM7通過靶向2BC降解而抑制病毒RNA復制。

　　在宿主限制因子的壓力下，RNA病毒極易發生適應性突變而逃逸宿主的限制。這種病毒變異體的出現具有一定的生物安全威脅，例如病毒宿主范圍的改變、抗病毒治療的失效、以及病毒致病性的改變等。因此，獲得實驗性病毒適應性突變體，并研究其適應性改變具有重要的意義。

　　通過在TRIM7過表達細胞中的連續傳代，研究人員獲得了抗TRIM7的CVB3變異體，并確定了2C蛋白第323位氨基酸的突變（T323A）賦予CVB3逃逸TRIM7的能力。CVB3 T323氨基酸殘基位于2C蛋白羧基端的PBM (Pocket-binding motif, PBM)，PBM是2C的功能結構基礎（PMID: 28508043，PMID: 30231078），其在人腸道病毒2C蛋白中極為保守，而與其它小RNA病毒，如FMDV、EMCV、和MenV差異較大。分子機理研究發現，T323A突變弱化了2BC與TRIM7之間的相互作用，從而減少了TRIM7對2BC的降解作用。研究人員發現，CVB3-T323A體外增殖能力弱于CVB3-WT，其原因是T323A突變造成2C蛋白ATPase活性的改變。然而， CVB3-T323A在小鼠體內的復制能力高于CVB3-WT，尤其且在TRIM7高表達的組織中具有極高的病毒滴度。病理分析發現，CVB3-T323A在胰腺的極端復制造成不可逆的胰腺損傷是其高致死率的機理。值得注意的是，通過特異性靶向肝臟的脂質納米顆粒遞送技術（PMID: 32251383）遞送表達鼠源 Trim7 的 mRNA 至小鼠肝臟后可保護 CVB3 感染造成的小鼠病癥。此外，研究人員發現了一株來自臨床分離的Echovirus 18（與CVB3、Echovirus 11同屬于B型人類腸道病毒）變異株—E18/I323，其與野生型E18/T323具有相似的體外增殖能力， 但可逃逸TRIM7的抑制。未來的研究需要探究E18/I323與E18/T323之間的體內感染能力和致病性差異。

　　總之，該研究鑒定了一個全新的抑制人腸道病毒的E3泛素連接酶TRIM7，并闡明了一個全新的人類腸道病毒與宿主相互作用的方式；此外，也引出以下的科學問題：TRIM7是否驅動腸道病毒2C蛋白的323 位氨基酸殘基發生適應性突變？TRIM7適應性突變病毒的致病能力如何？野生型及TRIM7逃逸病毒在TRIM7敲除的宿主體內感染、致病差異如何？