MARCH（Membrane-associated RING-CH）家族是一类具有E3泛素连接酶活性的跨膜蛋白家族，它通过泛素化修饰及调控膜蛋白稳定性参与细胞的免疫调节和抗病毒防御过程。作为该家族的重要成员，MARCH8通过修饰并调节主要组织相容性复合体II（MHC-II）、共刺激分子CD86、程序性死亡配体1（PD-L1）等免疫相关分子，及水泡性口炎病毒（VSV）、人类免疫缺陷病毒（HIV-1）等病毒的包膜蛋白参与宿主的免疫反应和病毒感染的调控过程。对MARCH8功能和作用机制的深入研究将有助于深化对宿主免疫调控及宿主-病原体博弈规律的理解，也为靶向抗感染及宿主免疫的精准治疗策略提供理论支撑。
近日，中国医学科学院病原生物学研究所郭斐团队联合首都医科大学同仁医院房居高团队在Journal of Biological Chemistry杂志在线发表了题为MARCH8-mediated ubiquitination regulates expression of the antiviral protein IFITM3的研究论文。
为探索E3泛素连接酶MARCH8的潜在底物，本研究首先通过免疫共沉淀（Co-IP）和液相色谱-质谱（LC-MS/MS）联用技术，鉴定出MARCH8的相互作用蛋白：干扰素诱导的跨膜蛋白3（Interferon-induced transmembrane protein 3, IFITM3）。干扰素诱导的跨膜蛋白（IFITM）家族是干扰素介导抗病毒天然免疫的关键分子家族，对流感病毒、丙肝病毒、登革热病毒、人类免疫缺陷病毒、埃博拉病毒等均具有抗病毒作用。人类IFITM3基因单核苷酸多态性（SNP）与流感病毒、SARS-CoV-2等病毒感染后的预后情况有关。IFITM3蛋白包含多个高度保守的翻译后修饰位点，其功能受棕榈酰化、泛素化、磷酸化及甲基化等翻译后修饰的精密调控。在上述筛选鉴定的基础上，本研究通过Co-IP、免疫荧光共聚焦、双分子荧光互补实验（BiFC）证实了MARCH8与IFITM3的相互作用。进一步机制研究表明，MARCH8通过跨膜结构域结合IFITM3 N端21-57aa区域，诱导其第24位赖氨酸（K24）的泛素化修饰，进而促进IFITM3通过溶酶体途径降解。MARCH8介导的泛素化修饰可精确调控IFITM3的亚细胞定位和胞内周转过程，促进其从质膜向内体-溶酶体的运输。利用干扰素处理细胞模拟生理条件下IFITM3诱导表达的情况，敲除MARCH8可显著延缓IFITM3的降解，表明MARCH8维持IFITM3蛋白表达的动态平衡。干扰素处理后，MARCH8敲除细胞中IFITM3显著滞留于质膜，提示MARCH8动态调控IFITM3的胞内转运进而影响其抗病毒功能。功能实验证实，敲除MARCH8抑制水泡性口炎病毒及甲型流感病毒假病毒的入侵，通过siRNA敲低IFITM3可部分逆转此抗病毒效应，表明MARCH8对细胞抗病毒能力的影响主要是通过对IFITM3蛋白表达的调控来实现。为进一步验证MARCH8 E3泛素酶活性对细胞抗病毒功能的影响，使用MARCH8野生型及酶活性缺失突变体进行功能回补实验，结果显示仅MARCH8野生型可诱导IFITM3降解并恢复病毒入侵效率，证实MARCH8通过泛素化修饰调控IFITM3蛋白稳态进而影响宿主细胞对病毒的易感性。
综上所述，本研究发现MARCH8通过调节天然免疫效应蛋白IFITM3的转运和表达来调控宿主抗病毒功能，为宿主抗病毒防御机制提供了新内容。
中国医学科学院病原生物学研究所郭斐研究员、首都医科大学同仁医院房居高教授、 中国医学科学院病原生物学研究所许丰雯副研究员为共同通讯作者。中国医学科学院病原生物学研究所博士生魏亮、赵斐助理研究员、博士后刘晓满为论文共同第一作者。
原文链接:https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0021925825027310
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