生物物理所刘迎芳课题组在抗病毒蛋白结构与功能研究方面取得新进展

2013年6月18日，《Cell Research》杂志在线发表了生物物理所刘迎芳课题组的研究成果，题为“Crystal structure and nucleotide selectivity of human IFIT5/ISG58”。该项成果是刘迎芳课题组继抗病毒蛋白ISG54（Cell Research. 2012 Sep;22(9):1328-38.）研究工作之后，在ISG56家族蛋白结构与功能研究方面的新进展。

虽然同属于一个家族，相比较ISG54和ISG56，关于ISG58的功能研究很少。以往的实验结果表明ISG58可能具有核酸结合能力并参与抗病毒的免疫应答过程。我们通过解析ISG58的晶体结构，发现ISG58由24个串联的α螺旋构成，其中3-24个螺旋组成11个TPR结构域，整体折叠成“V”字形结构。通过分析ISG58的表面电荷分布情况，我们发现其“V”形结构中心是一个富含正电荷的孔洞。由于其同家族蛋白ISG54通过该区域结合RNA，而且其RNA结合能力对其发挥抗病毒活性是必需的，因此我们推测ISG58很有可能也通过该区域结合核酸。我们设计了不同序列和长度的单链、双链的DNA和RNA，通过凝胶迁移实验（EMSA）研究了ISG58对核酸序列的选择性。EMSA的结果显示：ISG58和ISG54不同，它倾向于结合不同长度的单链RNA和双链DNA片段。相比较ISG54和ISG56以二体或者寡聚形式存在，ISG58在溶液中以单体形式存在，ISG58结合单链RNA后仍为单体形式。经过突变实验发现，ISG58结合核酸的位点位于自身形成的孔洞。如果将“V”形结构中心的正电荷残基突变成带相反电性的谷氨酸，其核酸结合能力和抗病毒能力均大大降低，因此我们推测ISG58抗病毒活性依赖于其结合核酸的能力。

我们的工作将为揭示ISG56家族蛋白的免疫学分子机制研究提供起点和基础。在文章审稿的过程中，国际上其他研究小组先后在Nature和Molecular Cell上发表了类似的工作。该项工作得到了国家自然基金委的资助。