蛋白质二硫键异构酶调控埃博拉病毒囊膜蛋白表达的机制

埃博拉病毒（Ebola virus，EBOV）可引起严重的出血热和最高达90%的感染死亡率。病毒粒子表面的糖基化膜蛋白（Glycoprotein，GP）是启动病毒感染的唯一蛋白，同时也是决定病毒毒力的主要因素。感染细胞中过量表达的GP 蛋白可通过诱导细胞变圆、脱落，以及下调细胞表面相关分子的方式增强病毒毒力，而病毒为了能够提高其对感染细胞的适应性，会在复制过程中抑制GP 的表达，但病毒自身、或病毒通过宿主细胞调控GP 蛋白的表达的机理目前尚未被完全阐明。在基因水平，先前的研究表明EBOV 在复制过程中，可通过对GP 转录本RNA 的编辑的方式减少GP 蛋白的表达量。近期发表于《Autophagy》的研究论文“Protein disulfide isomerases (PDⅠs) negatively regulate ebolavirus structural glycoprotein expression in the endoplasmic reticulum (ER) via the autophagy-lysosomal pathway”进一步在蛋白水平阐释了细胞抑制GP 表达的详细机制。

该研究首先通过亲和纯化-质谱（AP-MS）和免疫共沉淀技术确定了细胞内质网中的蛋白质二硫键异构酶（PDⅠ）家族成员Erp57 与Zaire 型EBOV GP 蛋白相互结合，且发现Erp57 可呈剂量依赖性的方式负向调控GP蛋白的表达以及病毒粒子的组装和复制。

为了探究Erp57 抑制GP 蛋白表达的机制，研究人员围绕Erp57 的生物学功能进行了系列研究，结果表明GP 蛋白的降解与其Erp57 催化形成的空间构象密切相关。进一步研究发现，GP 蛋白通过细胞转录因子ATF4 激活细胞内质网应激，后者进一步激活细胞内质网相关蛋白降解途径（ERAD）而诱发细胞对其降解，在此过程中3 个Ⅰ型α 甘露糖苷酶家族成员MAN1B1，EDEM1 和EDEM2 介 导 了GP 蛋 白 的 降解。深入研究发现，细胞溶酶体是降解GP 蛋白的主要细胞器。在自噬功能受损细胞中，Erp57 无法继续降解GP 蛋白。机制上，Erp57 可以显著增强GP 蛋白的泛素化修饰，并增强GP 蛋白向细胞溶酶体的转运，从而通过细胞自噬途径将其降解。

除EBOV 之外，丝状病毒科还包括Marburgvirus（MARV），与EBOV GP 不同，MARV GP 不会引起感染细胞的变圆和脱落，其转录本也没有RNA 编辑。有意思的是，Erp57 可以显著增强（而不是抑制）MARV GP 蛋白的表达，研究还发现其他型EBOV（Sudan 型、Bundibugyo 型、Taï Forest 型 和Reston型）的GP 蛋白也可被Erp57 所降解，而其他常见病毒的囊膜糖蛋白，包括流感病毒HA 蛋白、SARS-CoV S 蛋白、水泡口炎病毒G 蛋白和艾滋病病毒Env 蛋白，发现Erp57 不能降解这些病毒囊膜糖蛋白的表达。可见Erp57 对EBOV GP 蛋白表达的负向调控具有高度特异性。

深入研究发现在多器官来源的上皮细胞和巨噬细胞中，Erp57 都稳定地表现出对EBOV GP 抑制作用，且与Erp57 同家族的其他蛋白分子，包括PDⅠA1/PDⅠ、PDⅠA2/PDⅠP、PDⅠA4/ERp70、PDⅠA5/PDⅠR 和PDⅠA7/PDⅠLT，都表现出与Erp57 类似的表型，这证明了PDⅠ家族对EBOV GP表达调控的广谱性。

该研究首次证实了基因水平之外的EBOV GP 蛋白表达的调控现象，这为感染过程中EBOV 增强其细胞适性提供了新的佐证。重要的是，本研究通过揭示PDⅠ家族分子降解GP 蛋白的详细分子机制，指明了利用PDⅠ分子靶向EBOV GP 而开发新型抗病毒药物的理论方向。