SARS-CoV-2 Orf9b抑制干扰素信号通路的高分辨率结构基础

2019年，新型冠状病毒（SARS-CoV-2）引起新冠肺炎疫情大爆发。至今，新冠病毒全球已累计确诊约1.6亿人，死亡人数超过3百万，酿成了全球性灾难。最近，印度等国疫情出现反弹，防控形势不容乐观。由于人们对疫苗安全性、有效性的疑虑以及疫苗生产和供应环节存在的困难，疫苗接种工作未达预期，群体免疫屏障尚未形成。抗病毒药物是遏制疫情的关键手段。目前，在抗病毒治疗方面仅有瑞德西韦和中和性抗体等少数药物可用，有效的抗病毒治疗方法尚未建立。新药物、新靶点的发现势在必行。除病毒自身靶点之外，寻找有效的宿主靶点逐渐成为药物研发的新趋势。

冠状病毒不但编码结构蛋白和非结构蛋白，还具有一套独特的“辅助蛋白”。辅助蛋白并非病毒复制必须的蛋白质，但它们对冠状病毒在细胞中的生存至关重要。辅助蛋白参与天然免疫的调节，协助病毒感染。SARS-CoV-2感染的特征之一是IFN-I的诱导被抑制[1,2]，这归功于辅助蛋白对IFN-I信号通路的干扰。有证据表明：SARS-CoV-2辅助蛋白Orf9b能够与锚定在线粒体膜的多功能接头蛋白TOM70结合，从而抑制抗病毒天然免疫反应[3]。

美国QCRG StructuralBiology Consortium的科研人员利用单颗粒冷冻电镜技术解析了SARS-CoV-2 Orf9b/TOM70复合物结构，获得了约3.0Å中等分辨率的结构数据。然而，利用相同技术进一步提高分辨率的可能性不大。

近日，中国医学科学院病原生物学研究所的科研人员在Nature Communications上发表了SARS-CoV-2 Orf9b/TOM70复合物晶体结构的研究论文,题目为“Crystal Structure of SARS-CoV-2 Orf9bin Complex with Human TOM70 Suggests Unusual Virus-Host Interactions”。依赖X射线晶体衍射技术，SARS-CoV-2 Orf9b/TOM70复合物结构的分辨率大幅提升至2.2Å。在高分辨率三维结构的帮助下，研究人员不但更精确的揭示了Orf9b-TOM70相互作用的结构基础，而且发现，SARS-CoV-2 Orf9b通过占据TOM70 CTD口袋改变NTD的构象，从而别构抑制TOM70 NTD与Hsp90蛋白的结合。这些发现有力支持了Orf9b通过结合TOM70干扰Hsp90-TOM70相互作用，最终抑制IFN-1信号通路的假说。

图：SARS-CoV-2辅助蛋白Orf9b与宿主蛋白TOM70的复合物晶体结构及Orf9b的别构抑制机制

通过比对，中国医学科学院病原生物学研究所获得的晶体学研究结果与QCRG Structural Biology Consortium的电镜结果能够相互印证、补充和支持。电镜技术有利于快速解析全新蛋白质构象，而晶体学有利于获得更高分辨率结构，观察细节并为开展基于结构的抑制剂设计提供平台。这体现了利用多种技术解决科学问题的优势。 

中国医学科学院病原生物学研究所崔胜研究员为本文的通讯作者；崔胜课题组副研究员高小攀博士，博士生朱凯翔和主管技师秦博为本文的共同第一作者。本研究获得了国家重点研发专项，国家自然基金，北京市自然基金以及中国医学科学院医学科技创新工程等项目的资助。

原文链接：Gao, X., Zhu, K., Qin, B. et al. Crystal structure ofSARS-CoV-2 Orf9b in complex with human TOM70 suggests unusual virus-hostinteractions. Nat Commun 12, 2843 (2021). https://doi.org/10.1038/s41467-021-23118-8

参考文献

1.Gordon, D. E. et al.Comparative host-coronavirus protein interaction networks reveal pan-viraldisease mechanisms. Science 370, doi:10.1126/science.abe9403(2020).

2.Wu, J.et al. SARS-CoV-2 ORF9b inhibits RIG-I-MAVS antiviral signaling by interruptingK63-linked ubiquitination of NEMO. CellRep 34, 108761,doi:10.1016/j.celrep.2021.108761 (2021).

3.Jiang, H. W. et al. SARS-CoV-2 Orf9b suppresses type I interferon responses bytargeting TOM70. Cellular & molecularimmunology 17, 998-1000,doi:10.1038/s41423-020-0514-8 (2020).

来源：病毒学界