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ISG15 在 Covid 研究中的重要性

历史上,研究人员尚未彻底研究 ISG15 蛋白。我们知道它可以作为细胞因子在细胞外部发挥作用,并参与炎症反应。在细胞内部,它可以发挥翻译后修饰作用,影响功能和激活。该蛋白质与一种罕见的遗传疾病(ISG15 缺乏症)有关,这种疾病可能在患病小群体当中产生严重影响。然而,现在新数据表明,这种蛋白质是对正在抗击 COVID-19 有意义的另一个重要潜在靶标。

 

具体而言,论文Papain-like protease regulates SARS-CoV-2 viral spread and innate immunity (类木瓜蛋白酶调节 SARS-CoV-2 病毒传播和先天免疫)”1 的发表提供了 ISG15* 重要性的证据。我们现在知道冠状病毒有两种不同的蛋白酶:主要蛋白酶和木瓜蛋白酶样蛋白酶 (PLpro)。加工病毒多蛋白需要这两种蛋白酶以产生有功能的复制酶复合体并使病毒复制成为可能。PLpro 还涉及蛋白质翻译后修饰宿主蛋白质中的切割,这种切割充当对抗宿主抗病毒免疫应答的逃逸机制。

 

SCoV2-PLpro (COVID-19) 和 SCoV-PLpro (SARS) 共有 83% 的序列同一性,但表现出不同的宿主底物偏好性; SCoV2-PLpro 有利于切割泛素样干扰素刺激基因 15 蛋白 (ISG15),而 SCoV-PLpro 主要靶向泛素链。在感染期间,SCoV2-PLpro 有助于从干扰素反应因子 3 (IRF3) 切割出 ISG15,并减弱 I 型干扰素反应。

 

使用 GRL-0617(一种细胞渗透剂和强效抑制剂)抑制 SCoV2-PLpro 会破坏病毒诱导的细胞致病作用,维持抗病毒干扰素通路,并减少感染细胞的病毒复制。这些研究结果揭示一种潜在的双重治疗策略,其中靶向 SCoV2-PLpro 可能抑制 SARS-CoV-2 感染并促进整体抗病毒免疫。

 

数据显示 SCoV2-PLpro 和 SCoV-PLpro 之间的一些差异,表明这两种蛋白酶之间有差异的 ISG15 亲和力可以怎样影响我们的抗病毒免疫。这些研究结果强调了一个可能的解释:与 SCoV 相比,SCoV2 为何一直传播快得多、严重得多。此外,这种知识未来可用于潜在的治疗策略。ISG15 和泛素可以充当对蛋白质的翻译后修饰,用胰蛋白酶处理后,介导蛋白质切割,留下 k-ε-gg 基序。

 

使用 CST PTMScan® Ubiquitin Remnant Motif (K-ε-GG) Kit #5562 执行一项鉴定 ISG15 位点的新策略。最近,拉多舍维奇等人发表了一种鉴定 ISG 化位点的新方法The in vivo ISGylome links ISG15 to metabolic pathways and autophagy upon Listeria monocytogenes infection (体内 ISGylome 将 ISG15 与单核细胞增生李斯特菌感染时的代谢途径和自噬联系)”2该方法基于野生型样品(ISG15 水平正常)与 ISG15 缺陷型样品(ISG15 缺失)和突变型 USP18 样品(ISG15 水平升高)比较。 USP18 是迄今已鉴定的具有 ISG15 特异性的 唯一解偶联蛋白酶。

 

Cell Signaling 很自豪能够支持拉多舍维奇实验室的体内研究 Covid-19 。当然,这个领域内需要更多研究。难以发现ISG15 修饰的新蛋白。如果您使用抗体进行分析(经典免疫沉淀分析,然后是质谱分析),您将仅仅拉下细胞中存在的游离 ISG15。使用 PTMScan® Ubiquitin Remnant Motif (K-ε-GG) Kit #5562 ,您可以仅关注与其他蛋白质相关的 ISG15。

 

参考文献

SourceShin D, Mukherjee R, Grewe D, 等人Papain-like protease regulates SARS-CoV-2 viral spread and innate immunity. Nature. 2020;587(7835):657-662. doi:10.1038/s41586-020-2601-5

Zhang Y, Thery F, Wu NC 等人The in vivo ISGylome links ISG15 to metabolic pathways and autophagy upon Listeria monocytogenes infection. Nat Commun. 2019;10(1):5383。发表日期 2019 年 11 月 26 日。doi:10.1038/s41467-019-13393-x

 

备注

*干扰素刺激基因 15 (ISG15) 是一种 17 kDA 分泌型蛋白质,在人类中由 ISG15 基因 编码。ISG15 由 I 型干扰素 (IFN) 诱导并发挥多种作用,既充当细胞外 细胞因子 又充当胞内蛋白质修饰剂。ISG15 通过其 C 端 LRLRGG 基序与新合成蛋白质上的赖氨酸残基共价连接。这个过程称为 ISG化,受一系列偶联酶催化。

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