PLOS Pathog：中國科學家揭示宿主抵禦EB病毒的防禦機制

導 讀

Epstein-Barr病毒（EB病毒）感染通常被認為是鼻咽癌發病的主要因素，EB病毒在體外感染上皮細胞的效率低與其包膜表面糖蛋白gB的丰度低下有關，但宿主如何限制gB加工成熟的機制仍不清楚。2018年7月27日，中山大學腫瘤防治中心曾益新院士課題組揭示了上皮細胞通過降解EB病毒包膜糖蛋白gB以削弱子代病毒感染能力的新型病毒防禦機制。本研究首次發現上皮細胞通過控制EB病毒表面糖蛋白的丰度來削弱子代病毒感染能力的防禦機制，提示EB病毒表面gB的含量可能作為感染風險的重要指標，為疫苗研發和鼻咽癌的防治提供了重要思路。研究成果以「Epstein-Barr virus activates F-box protein FBXO2 to limit viralinfectivity by targeting glycoprotein B for degradation」為題發表在國際期刊PLOS Pathogens雜誌上。

Fig. 1.Working model for FBXO2-mediated glycosylation-dependent degradation of gB in epithelial cells.

研究背景

EB病毒屬於γ皰疹病毒亞科，是一種與淋巴和上皮惡性腫瘤密切相關的人類癌症相關病毒，主要通過唾液傳播，感染上皮細胞和B淋巴細胞，引發鼻咽癌和淋巴瘤。

EBV糖蛋白B（gB）是皰疹病毒的促膜融合蛋白，。在病毒包膜和宿主細胞膜的融合中發揮了重要關鍵作用。研究發現，gB在宿主細胞的加工過程中滯留在內質網上，無法通過後續的分泌途徑到達質膜。但是，然而，在宿主細胞調控gB的機制在很大程度上是未知的。

結果速覽

證實了FBXO2為新的gB相互作用宿主蛋白。為了鑒定EB病毒包膜蛋白gB的宿主調節因子，研究團隊進行了gB的串聯親和純化（TAP），並通過質譜分析(MS)，在HEK293T細胞和CNE2和HK1兩個NPC細胞系中鑒定出與gB相關的蛋白。質譜結果顯示，一個被稱為FBXO2（F-box only protein 2）的蛋白和gB緊密結合，並進一步通過免疫共沉澱證實了FBXO2與gB蛋白的結合(圖1)。

Fig 1. FBXO2 binds to gB via its substrate/sugar-binding domain.

FBXO2隻在EB病毒複製活躍的上皮細胞中表達，而在B細胞中不表達，且病毒感染進一步增強了FBXO2的表達水平。EBV感染的細胞後的Western Blot鑒定和定量PCR免疫組化分析表明，EBV感染顯著增加了FBXO2蛋白水平和mRNA表達，免疫組化分析結果表明EBV狀態與FBXO2表達的正相關性（圖2）。

Fig 2. FBXO2 is expressed in NPC cells and is induced upon EBV infection.

作用機制研究表明，FBXO2靶向N-糖基化的gB並通過泛素化降解靶蛋白。FBXO2屬於F-box蛋白家族，是一個SCFE3泛素連接酶複合物的接頭蛋白，與其他F蛋白不同的是，FBXO2優先識別底物上的甘露糖糖基以降解靶蛋白。研究發現，gB是個單純高甘露糖修飾的糖蛋白，在胞外域有7個糖基化位點，通過免疫共沉澱和N-glycan質譜分析鑒定了gB上的糖基化位點，並發現FBXO2通過糖基與這些gB結合（圖3）。通過siRNAs和泛素化實驗證實泛素-蛋白酶體系統（UPS）參與FBXO2介導的gB降解（圖4）。

FBXO2對gB細胞內的轉運的影響研究發現，FBXO2的表達消除後，gB可順利地從內質網運輸到宿主的細胞膜表面，相應的其包裝出來的子代EB病毒的感染能力的大幅增強（圖5）。

Fig 3. N-linked high-mannose glycosylation of EBV gB is required for FBXO2 interaction.

Fig 4. FBXO2 ubiquitinates and degrades N-linked glycosylated gB.

Fig 5. Glycosylation is required for gB-mediated cell fusion and EBV infection.

基於上述結果，研究者提出一個宿主限制gB蛋白加工成熟以抵禦EB病毒入侵的模型。該模型認為，gB丰度較高的EB病毒入侵上皮細胞後激活合成FBXO2，FBXO2識別內質網上被偶爾反轉到胞質面的高甘露糖修飾的gB並通過蛋白酶體降解，從而阻斷了gB從內質網向質膜的加工運輸，子代病毒由於gB含量不足二感染能力下降。

小 結

本研究首次發現上皮細胞通過控制EB病毒表面糖蛋白的丰度來削弱子代病毒感染能力的防禦機制，提示EB病毒表面gB的含量可能作為感染風險的重要指標，為疫苗研發和鼻咽癌的防治提供了重要思路。本研究受科技部國家重點研發計劃和國家自然科學基金資助。曾益新教授與馮琳副研究員為共同通訊作者，博士生張浩炯，田錦繡和齊學康為論文並列第一作者。

ABSTRACT

Epstein-Barr virus (EBV) is a human cancer-related virus closely associated with lymphoid and epithelial malignancies, and EBV glycoprotein B (gB) plays an essential role in viral entry into both B cells and epithelial cells by promoting cell-cell fusion. EBV gB is exclusively modified with high-mannose-linked N-glycans and primarily localizes to the endoplasmic reticulum (ER) with low levels on the plasma membrane (PM). However, the mechanism through which gB is regulated within host cells is largely unknown. Here, we report the identification of F-box only protein 2(FBXO2), an SCF ubiquitin ligase substrate adaptor that preferentially bindshigh-mannose glycans and attenuates EBV infectivity by targeting N-glycosylated gB for degradation. gB possesses seven N-glycosylation sites, and FBXO2 directly binds to these high-mannose moieties through its sugar-binding domain. The interaction promotes the degradation of glycosylated gB via the ubiquitin-proteasome pathway. Depletion of FBXO2 not only stabilizes gB butalso promotes its transport from the ER to the PM, resulting in enhanced membrane fusion and viral entry. FBXO2 is expressed in epithelial cells but not B cells, and EBV infection up-regulates FBXO2 levels. In summary, our findings highlight the significance of high-mannose modification of gB and reveal a novel host defense mechanism involving glycoprotein homeostasis regulation.

參考文獻：

1.Hao-Jiong Zhang , Jinxiu Tian , Xue-Kang Qi , TongXiang, Gui-Ping He, Hua Zhang, Xibao Yu, Xiao Zhang, Bingchun Zhao, Qi-ShengFeng, Ming-Yuan Chen, Mu-Sheng Zeng, Yi-Xin Zeng , Lin Feng.Epstein-Barr virus activates F-box protein FBXO2 to limit viral infectivity by targeting glycoprotein B for degradation.Plos Pathogen,July 27, 2018.

https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1007208

本期編輯：Annabella

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