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Mar 10, 2023

Vaccinia E5는 DNA 센서 cGAS의 주요 억제제입니다.

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Nature Communications 14권, 기사 번호: 2898(2023) 이 기사 인용

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DNA 센서 순환 GMP-AMP 신타제(cGAS)는 숙주의 항바이러스 면역에 매우 중요합니다. 백시니아 바이러스(VACV)는 폭스바이러스과에 속하는 대규모 세포질 DNA 바이러스입니다. 백시니아 바이러스가 cGAS 매개 세포질 DNA 감지 경로를 어떻게 길항하는지는 잘 알려져 있지 않습니다. 이 연구에서 우리는 cGAS/인터페론 유전자 자극제(STING) 경로의 잠재적인 바이러스 억제제를 확인하기 위해 80개의 백시니아 유전자를 스크리닝했습니다. 우리는 백시니아 E5가 독성 인자이자 cGAS의 주요 억제제라는 것을 발견했습니다. E5는 수지상 세포의 백시니아 바이러스(Western Reserve 계통) 감염 동안 cGAMP 생산을 없애는 역할을 합니다. E5는 감염된 세포의 세포질과 핵에 국한됩니다. Cytosolic E5는 cGAS와의 상호 작용을 통해 cGAS의 유비퀴틴화 및 프로테아좀 의존성 분해를 유발합니다. 변형 백시니아 바이러스 앙카라(MVA) 게놈에서 E5R 유전자를 삭제하면 수지상 세포(DC)에 의한 I형 IFN 생산이 강력하게 유도되고 DC 성숙이 촉진되어 항원 특이적 T 세포 반응이 향상됩니다.

순환 GMP-AMP 신타제(cGAS)는 항바이러스, 항종양 선천 면역뿐만 아니라 자가면역 염증성 질환1,2,3,4에 중요한 주요 DNA 센서입니다. cGAS는 세포질 DNA에 의해 활성화되면 순환 GMP-AMP(cGAMP)를 생성하고, 이는 다시 소포체에 국한된 단백질 STING에 결합하여 TBK1/IRF3/IFNB 경로를 활성화합니다. 결과적으로, 바이러스는 이 중요한 항바이러스 경로5,6,7,8를 회피하기 위해 많은 전략을 사용하도록 진화했습니다.

폭스바이러스는 중요한 인간 및 수의학적 병원체일 뿐만 아니라 종양용해제 및 바이러스 벡터인 대형 세포질 DNA 바이러스입니다9,10,11. 백시니아 바이러스(VACV)는 천연두 퇴치를 위한 백신으로 성공적으로 사용되었습니다. 그러나 우두로 수지상 세포(DC)를 직접 감염시키면 선천성 면역 반응과 적응성 면역 반응이 모두 억제됩니다12,13,14. 변형 우두 바이러스 앙카라(MVA)는 닭 배아 섬유아세포에서 570회 이상의 연속 계대를 거친 후 모 우두 게놈에서 큰 조각이 삭제되어 대부분의 포유류 세포에서 복제되지 않는 매우 약독화된 우두 균주입니다15,16. MVA는 중요한 백신 벡터이며 최근 천연두와 원숭이두창에 대한 2세대 백신으로 승인되었습니다10,17.

cGAS는 폭스바이러스 감염에 대한 숙주 방어에 중요합니다. cGAS가 결핍된 마우스는 VACV2의 비강 내 감염과 마우스 특이 폭스바이러스인 외전증 바이러스의 발바닥 접종에 더 취약합니다. Vaccinia B2R 유전자는 최근 세포질 cGAMP 뉴클레아제(poxin으로 이름 변경)를 암호화하는 것으로 밝혀졌으며, VACV에서 B2R을 삭제하면 피부 흉터(SS) 모델에서 약화가 발생했습니다. 그러나 폭스바이러스가 cGAS의 직접적인 억제제를 암호화하는지 여부는 아직 알려지지 않았습니다.

이 연구에서 우리는 이중 루시퍼라제 리포터 분석을 사용하여 cGAS/STING 경로를 억제하기 위한 80개의 우두 바이러스 유전자에 대한 스크린을 수행하고 cGAS/STING/IFNB 경로를 하향 조절하는 데 관여하는 단백질을 암호화하는 여러 우두 유전자를 식별했습니다. 여기에서 우리는 오르토폭스바이러스 사이에 보존된 BEN 도메인 함유 단백질인 E5(E5R 유전자에 의해 인코딩됨)가 병독성 인자이자 cGAS의 주요 억제제임을 보여줍니다. E5는 세포질 cGAS와 상호작용하고 프로테아좀 의존적 방식으로 분해를 유발합니다.

백시니아 바이러스는 200개 이상의 단백질을 암호화하는 190kbp 게놈을 가진 대규모 세포질 DNA 바이러스입니다. MVA는 부모 백시니아 게놈에서 약 30kbp가 삭제되어 많은 면역 조절 바이러스 유전자가 손실됩니다. BMDC의 MVA 감염은 IFN-β 분비 및 cGAMP 생산을 유도한 반면, 야생형 백시니아 균주 WR(WT VACV) 감염은 그렇게 하지 못했습니다(그림 1a, b). 이러한 결과는 WT VACV가 cGAS 활성화 및 하류 IFN-β 생산을 차단하기 위해 바이러스 억제제를 암호화할 수 있음을 시사합니다.