研究揭示了P26/poxin蛋白具有抑制宿主胞外和胞内两种天然免

      2022年11月，国际学术期刊NatureCommunications杂志在线发表了中国科学院武汉病毒研究所王曼丽、胡志红、龚鹏/中国科学院动物研究所邹振合作团队的最新成果，论文题目为“Dual roles andevolutionary implications of P26/poxin in antagonizing intracellular cGAS-STINGand extracellular melanization immunity”（doi:10.1038/s41467-022-34761-0）。该研究发现广泛存在于痘病毒、昆虫病毒、鳞翅目昆虫和膜翅目寄生蜂中的P26/poxin蛋白，具有同时抑制宿主胞外和胞内天然免疫的双重功能。

      2019年，发表于Nature的一篇文章报道了痘病毒编码的核酸酶poxin可以通过水解2′，3′-cGAMP抑制胞内cGAS-STING免疫通路。然而，一些昆虫病毒和昆虫宿主的poxin同源物P26预测有信号肽和潜在的蛋白酶活性位点，推测其可能在拮抗胞外抗病毒天然免疫中发挥作用。黑化反应是一种普遍存在于昆虫中的重要胞外天然免疫反应，在抵御微生物感染等方面发挥着重要作用。合作团队前期揭示了杆状病毒感染可抑制棉铃虫的黑化反应（Yuanet al.,2017, PLoS Pathogens）；并揭示了棉铃虫体内两条独立的黑化反应级联通路（Wanget al.,2020, Front Immunol; Wanget al.,2022, Insect Biochem Mol Biol）。蛋白组学研究发现，棉铃虫病毒P26在感染后的昆虫血淋巴中高表达，因此推测P26可能介导病毒抑制宿主黑化反应。

      该团队研究发现，棉铃虫病毒的P26在体外生化实验中可有效抑制黑化反应；敲除p26基因会导致病毒丧失黑化反应抑制活性；P26的作用靶标是黑化反应通路中重要的辅因子procSPH11/procSPH50。该团队还解析了P26蛋白高分辨率的晶体结构，对关键位点的突变分析表明，病毒核酸酶和抑制黑化反应的活性位点位于不同的结构域上。研究发现，来自寄生蜂以及不同杆状病毒的多种分泌型P26/poxin普遍具有抑制胞外黑化反应和抑制胞内cGAS-STING通路的双重功能。

      该研究首次揭示了P26/poxin在病毒-宿主的长期共进化过程中，演化出抑制胞外黑化反应和胞内cGAS-STING免疫通路的双重功能，丰富了对P26/poxin同源蛋白重要生物学功能的认知。


图：P26/poxin抑制胞内和胞外天然免疫反应的双重功能模式图

      武汉病毒所博士生尹梦伊和助理研究员匡文华为该论文共同第一作者。武汉病毒所生物安全大科学中心王曼丽研究员、胡志红研究员、龚鹏研究员，动物所邹振研究员为该论文共同通讯作者。该研究得到了中国科学院战略性先导研究项目、国家自然科学基金资助项目和湖北省自然科学杰出青年基金资助项目的支持。 

文章链接：
1. Dualroles and evolutionary implications of P26/poxin in antagonizing intracellularcGAS-STING and extracellular melanization immunity | Nature Communications

2. Inhibition of melanization byserpin-5 and serpin-9 promotes baculovirus infection in cotton bollwormHelicoverpa armigera - PubMed (nih.gov)

3. Identification of a ConservedProphenoloxidase Activation Pathway in Cotton Bollworm Helicoverpa armigera -PubMed (nih.gov)

4. The Micrococcus luteus infectionactivates a novel melanization pathway of cSP10, cSP4, and cSP8 in Helicoverpaarmigera - PubMed (nih.gov)