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流感病毒包含四种膜整合蛋白:HA、NA、M1和M2。甲型流感病毒A/M2蛋白具有离子通道的活性,可以将质子泵入内体,从而激活膜融合过程。在病毒的脱壳过程中,A/M2能够促进病毒核蛋白NP与M1的解离。与A/M2相似,在蟾蜍和哺乳动物细胞中表达乙型流感病毒的BM2蛋白,能够使细胞酸化,这表明BM2也具有离子通道功能,可能在病毒脱壳过程中起着降低内体pH值的作用。利用反向遗传技术对BM2的研究表明,BM2是乙型流感病毒复制所必需的。由此可见,流感病毒M2蛋白在病毒整个生命周期中起着重要作用,同时其很长的胞内区域也暗示其发挥着重要的作用,但如何起作用,有哪些细胞因子参与了这个作用过程,目前还不清楚。本研究组以BM2胞内结构域为诱饵,利用酵母双杂交技术从人肾脏文库中分离到了一个与BM2相互作用的宿主蛋白一热休克蛋白40(heat shockprotein 40,Hsp40/Hdj1)。本研究在已有的工作基础上,将表达BM2的诱饵质粒和表达Hsp40的文库质粒共转化酵母细胞,证明了Hsp40和BM2在酵母菌中的相互作用,并通过GSTpull-down和免疫共沉淀实验进一步验证了二者在体内和体外的相互作用。BM2与Hsp40的缺失突变体的体外结合实验表明,BM2是与Hsp40的CTD1结构域结合。通过GSTpull-down和免疫共沉淀实验首次证明了Hsp40不仅与BM2相互作用,也能与A/M2相互作用。
已有研究表明,Hsp40能与PKR信号通路的负调控因子P58结合而激活PKR信号途径,但是流感病毒感染细胞后,Hsp40-P58复合体可发生解离。PKR是宿主抗病毒感染的防御反应中的重要因子,能够通过结合双链RNA而发生自动磷酸化活化,从而进一步活化它的底物一真核翻译起始因子2的α亚基(elF-2α),发挥抑制蛋白合成的功能。因此我们试图去阐明M2、Hsp40和P58三者的关系以及M2蛋白在PKR信号调节中的作用。我们的结果显示,可溶性重组蛋白GST-BM2不能竞争性抑制Hsp40与P58的结合,而是增强二者的结合。GST pull-down和免疫共沉淀实验也表明无论是A/M2还是BM2都能与P58相互作用,这暗示M2、Hsp40和P58三者可能形成一个稳定的复合体。更重要的是纯化的BM2蛋白在体外能够增强PKR的自磷酸化活性,在293细胞中过表达A/M2或BM2也能增强PKR的磷酸化水平。
本研究首次发现了M2蛋白能够参与PKR信号通路的调控。在病毒感染的后期表达的M2蛋白可能通过与Hsp40和P58形成复合体,正向调节PKR信号通路,在诱导感染细胞凋亡的发生及在控制病毒复制方面发挥作用。