研究揭示皰疹病毒間質(zhì)蛋白參與病毒組裝的分子機制

皰疹病毒是一類具有囊膜的雙鏈DNA病毒，能夠感染包括人類在內(nèi)的幾乎所有脊椎動物及部分無脊椎動物。皰疹病毒可分為α、β和γ三個亞科。其中γ皰疹病毒又稱為腫瘤相關(guān)皰疹病毒，與一些腫瘤的發(fā)生關(guān)系密切。EBV和KSHV是能夠感染人類的γ皰疹病毒，分別與鼻咽癌和卡波西氏肉瘤等疾病的發(fā)生密切相關(guān)。鼠皰疹病毒68（MHV-68）同屬于γ皰疹病毒，是研究γ皰疹病毒的一個很好的模型。

皰疹病毒的結(jié)構(gòu)由內(nèi)而外依次是基因組DNA、衣殼、間質(zhì)蛋白層和囊膜。皰疹病毒的組裝和釋放是從宿主細(xì)胞核內(nèi)開始的。首先基因組DNA被蛋白質(zhì)外殼包裹形成核衣殼，然后在病毒編碼的核釋放復(fù)合體的協(xié)助下，經(jīng)過囊膜化-去囊膜化的方式進(jìn)入細(xì)胞質(zhì)中；病毒顆粒在細(xì)胞質(zhì)中進(jìn)行間質(zhì)化獲取一系列間質(zhì)蛋白，并在細(xì)胞內(nèi)膜系統(tǒng)上進(jìn)行出芽獲得囊膜；成熟的病毒顆粒通過胞吐作用釋放到細(xì)胞外。皰疹病毒的間質(zhì)化是病毒成熟過程的一個非常關(guān)鍵的步驟，需要復(fù)雜的間質(zhì)蛋白與核衣殼、間質(zhì)蛋白與間質(zhì)蛋白的相互作用。但是，目前關(guān)于皰疹病毒組裝的機制仍不清楚。

中國科學(xué)院生物物理研究所鄧紅雨課題組一直致力于皰疹病毒組裝釋放分子機理的系統(tǒng)研究，前期已鑒定出核釋放復(fù)合體及多個對皰疹病毒組裝必需的間質(zhì)蛋白如ORF33、ORF45及ORF52，并發(fā)現(xiàn)ORF52通過液-液相分離機制介導(dǎo)了細(xì)胞質(zhì)內(nèi)"病毒組裝區(qū)間"的形成。2022年10月27日，其課題組在《Journal of Virology》雜志上發(fā)表了題為"The interaction between tegument proteins ORF33 and ORF45 plays an essential role in cytoplasmic virion maturation of a gammaherpesvirus"的研究論文，進(jìn)一步揭示了MHV-68的兩個間質(zhì)蛋白ORF33和ORF45具有相互作用，二者的相互作用對于病毒在細(xì)胞質(zhì)中的成熟是必需的。

課題組之前的MHV-68蛋白相互作用網(wǎng)絡(luò)研究發(fā)現(xiàn)，間質(zhì)蛋白ORF33與ORF45具有相互作用。研究人員通過免疫共沉淀實驗證明ORF33和ORF45在質(zhì)粒共轉(zhuǎn)染條件下和病毒感染條件下都具有相互作用。單獨表達(dá)時，ORF45主要定位在細(xì)胞核內(nèi)，ORF33定位在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)。當(dāng)ORF33和ORF45共表達(dá)時，大部分細(xì)胞質(zhì)中的ORF33轉(zhuǎn)移至細(xì)胞核內(nèi)并與ORF45共定位。在病毒感染的細(xì)胞中，ORF33和ORF45在細(xì)胞核和細(xì)胞質(zhì)中均有共定位。

為進(jìn)一步探究ORF33-ORF45相互作用在MHV-68成熟過程中的功能，研究人員鑒定出ORF45 C端23個氨基酸對于其與ORF33的相互作用至關(guān)重要。接下來，研究人員通過細(xì)菌人工染色體（BAC）技術(shù)在病毒基因組水平上構(gòu)建了ORF45 C端23個氨基酸缺失的突變體病毒（ORF45DC23），發(fā)現(xiàn)ORF45 C端23個氨基酸對于ORF33向細(xì)胞核內(nèi)的轉(zhuǎn)移以及產(chǎn)生有感染力的病毒粒子是必需的。通過電鏡觀察病毒形態(tài)發(fā)生過程發(fā)現(xiàn)，ORF45 C端23個氨基酸對于病毒在細(xì)胞質(zhì)中的成熟是必需的。此外，研究人員也鑒定出ORF33 N端17個氨基酸對于其與ORF45的相互作用至關(guān)重要，并且ORF33 N端17個氨基酸對于ORF33的定位以及病毒在細(xì)胞質(zhì)中的成熟是必需的。

綜上所述，該研究表明MHV-68 間質(zhì)蛋白ORF33與ORF45具有相互作用，ORF45 C端23個氨基酸以及ORF33 N端17個氨基酸對于二者的相互作用至關(guān)重要。ORF33與ORF45的相互作用對于ORF33的定位以及病毒顆粒在細(xì)胞質(zhì)中的成熟是必需的。這些發(fā)現(xiàn)揭示了皰疹病毒間質(zhì)蛋白相互作用參與病毒顆粒成熟的分子機制。