利用JEOL CRYO ARM™解析猴痘病毒免疫逃逸蛋白作用机制|Nature Communications

2023-10-08 18:32:21, zy 日本电子株式会社(JEOL)

JEOL冷冻电镜技术

近日，中国科学院武汉病毒所邓增钦团队与武汉大学病毒学国家重点实验室/生命科学学院赵海艳团队合作在Nature Communications发表题为Structural and functional insights into the modulation of T cell costimulation by monkeypox virus protein M2 的研究论文，阐明了猴痘病毒免疫逃逸蛋白M2抑制T细胞激活的作用机制。

猴痘病毒（MPXV）属于痘病毒科正痘病毒属，基因组约200 kb，编码多个能够干扰宿主免疫系统的蛋白。最近，超过100多个国家出现了猴痘疫情，对公共卫生安全造成了严重威胁。有研究发现新发的猴痘病毒基因中存在大片段的基因重组，其中包括痘病毒免疫逃逸超家族的M2基因拷贝数的增加，这表明M2蛋白可能在猴痘病毒的传播特性和致病性等方面起着重要作用，但是其具体作用机制尚不明确。该研究发现重组表达的猴痘病毒和其他痘病毒的M2蛋白可以特异性地结合人体抗原呈递细胞表面的B7.1和B7.2蛋白。

为阐明M2与B7蛋白相互作用的详细机制，作者使用JEOL冷冻电镜（JEM-Z300FSC，CRYO ARM™）分别解析了MPXV M2-hB7.1以及MPXV M2-hB7.2复合物的高分辨率结构（图1），揭示了M2以同源六聚体或七聚体的形式存在，B7.1/2以1:1的比例结合在M2蛋白的外侧的互作模式。通过比较分析发现M2与hB7.1/2的结合位点和T细胞表面的受体CD28/CTLA4在hB7.1/2上的结合位点高度重叠，说明M2可以直接阻断CD28/CTLA4与hB7.1/2的结合。另外，基于结构的突变设计发现单体形式的M2蛋白不仅与hB7.1/2的结合能力大幅降低，同时很难抑制T细胞的激活。总之，该研究揭示了正痘病毒中高度保守的免疫逃逸蛋白M2通过形成多聚体增强其和hB7.1/2的结合力（avidity）来更加有效地阻断CD28与hB7.1/2互作，从而抑制T细胞活化。

图1. MPXV M2结合hB7.2并竞争性抑制CD28/CTLA4与hB7.2的互作

武汉大学生命科学学院的硕士研究生杨尚予、中国科学院武汉病毒研究所的博士研究生王咏以及武汉大学生命科学学院的博士研究生俞飞阳为共同第一作者。武汉大学病毒学国家重点实验室/生命科学学院赵海艳研究员和中国科学院武汉病毒研究所邓增钦研究员为该论文的共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和中国科学院率先行动引才计划的经费支持。

中科院武汉病毒所JEM-Z300FSC为JEOL在国内安装的第一台CRYO ARM™冷冻电镜，其配置了冷场发射电子枪、Omega能量过滤器和无孔相位板。目前由该设备所产出的数据已经发表在包括Nature Microbiology, Cell Research, Nucleic Acids Research, Nature Communications等期刊上。