PIAS1介导的A型流感病毒PB2苏素化修饰抑制病毒复制和致病性

A 型流感病毒（Ⅰnfluenza A virus）基因组由8 条单股负链RNA 片段组成，编码至少10 种蛋白质。A型流感病毒因亚型和毒株不同可以引起人的全身性或呼吸道传染病，对人类生命健康构成严重威胁，而且其易于发生突变和基因重组的特性为疫苗和药物研发带来了极大挑战。因此，深入解析病毒致病机制和宿主防御机制，可以为新型干预和阻断技术研发积累科学数据。

近期发表于《PLoS Pathogens》的文章“PⅠAS1-mediated SUMOylation of influenza A virus PB2 restricts viral replication and virulence”，详细地阐明了宿主因子PⅠAS1 通过其E3 苏素连接酶活性介导A 型流感病毒PB2 蛋白的苏素化修饰进而影响PB2 稳定性，从而发挥抑制病毒复制作用的分子机制。该研究表明，宿主因子PⅠAS1 与病毒vRNP 复合体组成成分中的PB2、PB1 和NP 蛋白存在相互作用，但与PA 蛋白无相互作用。WSN（H1N1）病毒感染A549 细胞后可以诱导PⅠAS1 蛋白表达，同时体内研究发现不同亚型A型流感病毒（H1N1、H5N1、H7N9 和H9N2）均能够显著诱导Pias1 蛋白在小鼠肺脏组织中的表达。进一步在A549 细胞中通过敲低（或敲除）或过表达PⅠAS1 后研究发现，表达显著促进了病毒复制，PⅠAS1 对病毒复制呈负调控，而且利用Pias1+/-杂合子基因敲除小鼠进行病毒感染实验进一步证实了PⅠAS1 是一个负调控A型流感病毒复制的宿主因子。

另外，本研究通过在HEK293T 细胞中敲低（或敲除）或过表达PⅠAS1 后发现PⅠAS1 则呈剂量依赖性抑制聚合酶活性。进一步研究发现，当PⅠAS1 发生S90A磷酸化位点突变后上述特性未发生变化，但E3 苏素连接酶活性位点的C351S 或W372A 突变后则丧失了该特性，可见PⅠAS1 蛋白的E3 苏素连接酶活性对于其发挥抑制A 型流感病毒聚合酶活性的作用至关重要。该研究进一步研究发现PⅠAS1 能够催化PB2 蛋白发生极强的SUMO1、SUMO2 和SUMO3 多聚苏素化修饰，仅催化NP 蛋白发生微弱的SUMO1 单苏素化修饰，但不能催化PB1 蛋白发生苏素化修饰，而且发现PⅠAS1 蛋白的E3 苏素连接酶活性位点发生C351S 或W372A 突变后则失去了催化PB2 和NP 蛋白发生苏素化修饰的作用。有趣的是，在正常情况下SUMO1 修饰的蛋白不能发生多聚苏素化修饰，但有研究表明SUMO1 可以附着在SUMO2/3 远端残基K11 上，作为链延伸终止子。由于PⅠAS1 能够催化PB2 发生SUMO2 和SUMO3 多聚苏素化修饰，因此推测PB2 的SUMO1 修饰检测时观察到的多聚化修饰现象是由于SUMO1耦联到SUMO2/3远端残基K11上所导致的。

最后，本研究探究了PⅠAS1 介导的PB2 苏素化修饰通过何种方式影响病毒聚合酶活性，发现PⅠAS1、Ubc9 及SUMO1、SUMO2 或SUMO3 在HEK293T 细胞中共同表达，在加入蛋白合成抑制剂放线菌酮处理后均可导致PB2 稳定性降低，而同时利用MG132处理后则能够阻止PB2 降解，表明PⅠAS1 催化PB2 蛋白发生苏素化修饰后经过泛素-蛋白酶体途径降解。进一步研究发现，PⅠAS1 能够利用宿主细胞内源性苏素化修饰系统介导PB2 蛋白降解，且PⅠAS1 发生S90A磷酸化位点突变后仍能够促进PB2 降解，但PⅠAS1 蛋白的E3 苏素连接酶活性位点发生W372A 突变后则不能介导PB2 蛋白降解，因此证实了PⅠAS1 依赖于其E3苏素连接酶活性降低PB2蛋白的稳定性。

综上所述，PⅠAS1 利用其E3 苏素连接酶活性介导PB2 蛋白发生多聚苏素化修饰后经过泛素-蛋白酶体途径降解，进而抑制聚合酶活性，最终抑制A 型流感病毒的复制和致病性。该研究发现进一步丰富了对苏素化修饰调控A 型流感病毒致病机制的认知，为抗病毒药物研发提供了潜在的靶标。