ABHD16A负调控IFITM蛋白的棕榈酰化及其抗病毒功能

ABHD16A Negatively Regulates the Palmitoylation and Antiviral Function of IFITM Proteins.

作者信息Xuemeng Shi, Xiaoling Li, Zhao Xu, Lingyi Shen, Yunyun Ding, Shuaiwu Chen, Lin Mao, Wei Liu, Jun Xu
PMID36314839
期刊mBio
发布时间2022-12
DOI10.1128/mbio.02289-22

实验完整度

高

包含酵母双杂交、免疫共沉淀、APEGS实验、亚细胞定位分析、功能验证(JEV/SFTSV/VSV感染)及突变体分析等多个独立证据层级,均涉及功能验证和机制验证。

主要模型

HEK293细胞 PK15细胞 HEK293T细胞 abhd16a基因敲除HEK293细胞

重点核对

ABHD16A与IFITM蛋白的相互作用(Y2H、co-IP) ABHD16A对IFITM棕榈酰化水平的影响(APEGS) ABHD16A调节IFITM亚细胞定位(共聚焦显微镜) ABHD16A对病毒复制的影响(JEV、SFTSV、VSV) ABHD16A突变体对去棕榈酰化活性和定位的影响

摘要

干扰素诱导的跨膜(IFITM)蛋白是由干扰素刺激基因(ISGs)编码的小型同源蛋白,可被干扰素(IFN)强烈诱导,并对多种病毒病原体的入侵提供抵抗。然而,其确切分子机制仍未明确。不同物种的IFITMs的抗病毒活性依赖于保守半胱氨酸残基上的S-棕榈酰化。然而,参与IFITMs动态棕榈酰化循环的特异性酶,尤其是去棕榈酰酶,尚未见报道。在此,我们证明含有α/β-水解酶结构域的16A(ABHD16A)是一种去棕榈酰酶,是IFITM蛋白的负调控因子,可催化S-棕榈酰化的IFITM蛋白的去棕榈酰化反应,从而降低其对RNA病毒的抗病毒活性。利用酰基-PEG交换凝胶迁移(APEGS)分析,我们鉴定了来自人、猪和小鼠的ABHD16A蛋白,它们可直接参与构建的abhd16a−/−细胞和ABHD16A过表达细胞中IFITMs的棕榈酰化/去棕榈酰化循环。此外,我们发现ABHD16A作为IFITM蛋白亚细胞定位的调节因子,并与免疫系统相关。提示对IFITMs和ABHD16A的药理学干预可通过控制其表达或调节其活性来实现,从而为动物病毒性疾病提供广谱治疗策略。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
ABHD16A是否作为去棕榈酰酶参与IFITM蛋白的棕榈酰化循环,并调节其抗病毒功能?
核心机制
ABHD16A通过催化IFITM蛋白的S-去棕榈酰化,降低其棕榈酰化水平,从而负调控IFITM介导的抗病毒活性。
主要证据
利用酵母双杂交、免疫共沉淀和APEGS实验证实ABHD16A与IFITMs相互作用并降低其棕榈酰化;共聚焦和活细胞成像显示ABHD16A促进IFITM从质膜转位至胞质;病毒感染实验表明ABHD16A缺失或抑制增强IFITM抗病毒作用。
研究意义
揭示ABHD16A作为IFITM抗病毒功能的负调控因子,为通过药理学干预ABHD16A或IFITM提供广谱抗病毒策略。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

蛋白相互作用验证

验证ABHD16A与IFITM蛋白在不同物种间的相互作用。

采用酵母双杂交(Y2H)、免疫共沉淀(co-IP)和双分子荧光互补(BiFC)实验检测猪、人和小鼠的ABHD16A与对应IFITMs的相互作用。

2

亚细胞定位分析

检测ABHD16A对IFITM蛋白亚细胞定位的影响。

通过共聚焦显微镜观察ABHD16A和IFITMs共表达时的定位;使用shRNA敲低sABHD16A或过表达ABHD16A,以及CRISPR/Cas9敲除hABHD16A,观察IFITM在质膜或胞质的分布。

3

棕榈酰化水平检测

验证ABHD16A是否作为去棕榈酰酶影响IFITMs的S-棕榈酰化。

使用酰基-PEG交换凝胶迁移(APEGS)实验检测过表达ABHD16A、敲除ABHD16A或使用ABHD16A抑制剂KC01时IFITMs的棕榈酰化水平。

4

关键催化位点鉴定

确定ABHD16A去棕榈酰酶活性的关键氨基酸或基序。

构建ABHD16A N末端截短突变体(ΔN1/ΔN2/ΔN3)、基序突变体(Δmotif1 GXSXXG、Δmotif2 HXXXXD)和S355A点突变体,通过APEGS实验检测其对sIFITM1棕榈酰化的影响;并通过共聚焦显微镜评估突变体对sIFITM1定位的影响。

5

抗病毒功能验证

评估ABHD16A对IFITM抗病毒活性的影响。

在过表达或敲除ABHD16A的细胞中感染JEV、SFTSV和VSVΔG伪病毒,检测病毒mRNA或蛋白水平。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清----
青霉素----
链霉素----
L-谷氨酰胺----
X-tremeGENE HP DNA转染试剂Roche06366236001
pGADT7载体Clontech--
pGBKT7载体Clontech--
SD培养基Clontech--
YPD培养基----
X-α-Gal(5-溴-4-氯-3-吲哚基-α-D-吡喃半乳糖苷)----
抗Flag M2抗体----
抗S-tag抗体----
磁珠----
蛋白酶抑制剂----
DTT(二硫苏糖醇)----
脱氧核糖核酸酶I----
亮抑酶肽----
胃蛋白酶抑制剂----
抑肽酶----
徕卡TCS SP8激光扫描共聚焦显微镜Leica--
尼康Plan Apo ×60/1.5油镜Nikon--
DiO(D4292)SigmaD4292
Hoechst 33342----
35毫米玻璃底培养皿BiosharpBS-20-GJM
纤连蛋白SigmaF2006
无酚红DMEMProcellPM150211
2-溴棕榈酸Sigma238422
KC01GlpBioGC12789
ELISA试剂盒Huding BiologicalDB470
TRIzol试剂Invitrogen--
SuperScript逆转录酶Invitrogen--
SYBR green qPCR试剂盒Vazyme--
RIPA裂解缓冲液SolarbioR0010
BCA蛋白定量试剂盒----
PVDF膜----
GFP-tagged单克隆抗体(66002-1)Proteintech66002-1
Flag-tagged多克隆抗体(20543-1)Proteintech20543-1
β-微管蛋白多克隆抗体(10068-1)Proteintech10068-1
β-肌动蛋白多克隆抗体(20536-1)Proteintech20536-1
GAPDH多克隆抗体(10494-1)Proteintech10494-1
ABHD16A/BAT5多克隆抗体SaierbioSRP08788
pCDH-CMV-MCS-EF1-copGFP-T2A-Puro载体----
聚乙二醇8000----
pHMG-sgRNA载体----
甲氧基聚乙二醇马来酰亚胺----
N-乙基马来酰亚胺----
三(2-羧乙基)膦----
羟胺----

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
细胞培养
细胞系(PK15, HEK293, HEK293T)及培养条件(DMEM、10% FCS、100 U/mL青霉素、100 μg/mL链霉素、4 mM L-谷氨酰胺,37°C、5% CO2)
阅读提示:Materials and Methods, Cell culture and transfection
质粒构建
IFITM1/2/3和ABHD16A的cDNA从特定细胞系合成并克隆至载体(pcDNA3.1(+), pEYFP-N1, pDsRed-monomer-N1, pEGFP-N1),酶切位点EcoRI和BamHI
阅读提示:Materials and Methods, Plasmid construction
相互作用验证
Y2H(酵母菌株AH109,培养基SD/−Leu/−Trp/−Ade/−His,X-α-Gal显色)和co-IP(细胞类型,转染质粒,抗Flag或抗S-tag抗体)
阅读提示:Materials and Methods, Yeast two-hybrid assay and Coimmunoprecipitation; Figure 1
亚细胞定位分析
共聚焦显微镜(Leica TCS SP8),PEARS相关分析,DiO(5 μM)和Hoechst 33342染色条件
阅读提示:Materials and Methods, Confocal microscopy; Figure 2
棕榈酰化检测
APEGS实验步骤(TCEP、NEM、NH2OH、mPEG-Mal处理),过表达或敲除ABHD16A条件
阅读提示:Materials and Methods, Acyl-PEGyl exchange gel shift assay; Figure 3
病毒实验
JEV SA14-14-2、SFTSV和VSVΔG伪病毒,MOI=0.1,感染时间(4, 24, 48 h),KC01处理(5 μM, 24 h),2-BP处理(100 μM, 6 h)
阅读提示:Materials and Methods, Infection and antiviral assay; Figure 6