口蹄疫病毒抑制NOD2蛋白表达及其抗病毒功能的机制

天然免疫系统在病毒感染早期识别和诱发抗病毒反应中发挥重要作用，宿主模式识别受体(PRRs，如RIG-I、Toll 和NOD 样等受体)识别病原微生物结构上保守组分病原相关分子模式(PAMPs)，进而激活下游级联信号通路，诱导干扰素、细胞因子和促炎性因子等产生，激发抗病毒天然免疫。而病毒通过降解天然免疫信号通路分子或抑制其激活，从而抑制抗病毒应答。口蹄疫病毒(FMDV)通过多种蛋白抑制天然免疫，肖少波团队和杜以军团队鉴定了非结构蛋白Lpro和3Cpro，作为水解酶蛋白，抑制RIG-I 通路分子的激活，并阐明其抑制天然免疫的机制；郑海学团队鉴定了结构蛋白VP3 和非结构蛋白2B 和3A 等抑制干扰素产生，并进而阐明其抑制信号转导的分子机制[J Virol, 2016, 90(24) : 11106-11121； FASEB J, 2016, 30(5): 1757-66； Sci Rep.2016, 6:21888]。而 NOD2 是 NOD 样受体(NOD-like receptors，NLRs)家族中的重要成员，2009 年鉴定了其介导的抗病毒免疫信号通路，目前，FMDV 对NOD2 及其下游信号通路的调控机制仍不清楚。

近期由中国农业科学院兰州兽研究所郑海学研究团队发表于《Journal of Virology》 的一项研究首次揭示了FMDV 感染可以激活NOD2 介导的IFN 和NF-κB 信号通路，并发现 FMDV 2B、2C 和 3Cpro蛋白拮抗了NOD2 发挥的抗病毒作用。该研究首先利用荧光素酶报告系统发现了下调NOD2 蛋白表达显著抑制了 FMDV 感染诱导的 IFN-β 和 NF-κB 信号通路，进一步实验表明NOD2 可影响FMDV 诱导的RIP2 和IRF3 的磷酸化及下游抗病毒因子 IFN-β、ISG15、IL1β 和 CCL3L1 的 mRNA 表达。

为了明确FMDV 对NOD2 的影响，该研究利用FMDV 感染PK-15 细胞，检测了NOD2 及其同家族分子 NLRP3、NLRX1、NLRC5、CIITA 和 NOD1 转录和翻译水平的变化，结果发现FMDV 感染促进了NOD2、NLRP3 和 CIITA 的 mRNA 水平，降低了它们的蛋白表达。然后，该研究通过过表达或下调表达实验证实了NOD2、NLRP3 和CIITA 均发挥着抑制FMDV 复制的功能。

为了探究FMDV 降低NOD2 蛋白表达的机制，该研究在PK-15 细胞中过表达FMDV 所有蛋白的真核表达质粒，结果发现了FMDV 2B、2C 和3Cpro蛋白发挥着降低NOD2 蛋白表达的功能，并且呈现剂量依懒性。实时荧光定量PCR 试验证实了2B、2C和3Cpro蛋白不影响NOD2 的转录。进一步的研究发现了2B 和2C 降低NOD2 蛋白不依懒于裂解eIF4G和细胞凋亡，且2B、2C 和3Cpro对NOD2 蛋白表达的抑制也不依懒于蛋白酶体、溶酶体和caspase 途径。该研究进一步利用2B、2C 和3Cpro的突变体证实了 2B 的 aa105～aa114 和 aa135～aa144 段氨基酸是降低NOD2 所必须的；2C 的所有突变体均失去了降低NOD2 表达的能力；3Cpro降低NOD2 的表达依赖于自身的蛋白酶活性。最后，该研究通过免疫共沉淀试验证实了2B、2C 与NOD2 的内源性相互作用，并鉴定出2B、2C 与NOD2 的互作位点为2B 的aa105～aa114 和 2C 的 aa116～aa260 段。

该研究首次证实了FMDV 可以通过NOD2 信号通路激活天然免疫，同时鉴定出FMDV 的2B、2C和3Cpro蛋白拮抗了NOD2 的抗病毒作用。已经证实2B 和3Cpro蛋白可以切割或抑制多种宿主蛋白的表达，该研究首次发现2C 蛋白抑制宿主蛋白表达，进而抑制天然免疫应答，开拓了FMDV 通过NOD2信号通路抑制天然免疫的新视野，揭示了FMDV 免疫逃逸的新机制。

评述论文来源：Liu Hui-sheng, Zhu Zi-xiang, Xue Qiao, et al.Foot-and-mouth disease virus antagonizes NOD2-mediated antiviral effects by inhibition of NOD2 protein expression[J].J Virol, 2019 Mar 20.pii: JVI.00124-19.DOI: 10.1128/JVI.00124-19.