Keap1 识别马传染性贫血病毒Rev 蛋白并调控病毒复制的分子机制

马传染性贫血病毒（EIAV）属反转录病毒科慢病毒属成员，与人类免疫缺陷病病毒（HIV-1）等其他慢病毒属成员在基因组结构、复制分子机制、病毒形态、生活周期、免疫机理及与宿主相互作用等方面具有高度相似性。EIAV 除了具有慢病毒的共性外，还有其独特之处。体现在EIAV 感染的马在经历多次发热的病程后，大多数会转归为终身病毒携带的状态，且能对高致病力病毒的攻击产生一定的抵抗力。说明EIAV 感染可以实现自身的免疫调控。因此，EIAV 是研究慢病毒与宿主天然免疫调控的重要模式病毒。核因子E2 相关因子2（Nrf2）通路是宿主最为重要的抗氧化防御系统。生理状态下，Nrf2 与其负调控因子Keap1 结合，通过泛素-蛋白酶系统被泛素化和降解。氧化应激时，Nrf2 与Keap1 发生解离并转位到细胞核内，启动多种抗氧化基因和II 型解毒酶的表达，维持细胞内的氧化还原稳态。此外，Nrf2 作为一种重要的免疫调节因子，同时参与多个先天免疫信号的调控。越来越多的研究表明，Keap1-Nrf2 作为宿主重要的天然免疫通路，调控多种病毒的复制过程。该团队前期研究发现，EIAV 感染马巨噬细胞后会引起线粒体膜电位的降低以及电子呼吸链的损伤，并导致宿主细胞的凋亡和活性氧的增多。另有研究发现，EIAV 感染马后会产生氧化应激反应。上述结果提示氧化应激及抗氧化应激通路参与了EIAV 感染疾病的进程。然而，Keap1-Nrf2 通路在EIAV 感染过程中如何发挥功能尚无研究。

近期，有研究团队在《PLoS Pathogens》发表了“Keap1 recognizes EIAV early accessory protein Rev to promote antiviral defense”的研究论文，该研究首次揭示了EIAV 在复制过程中与Keap1-Nrf2 通路之间的相互作用机制。首先，转录组数据显示EIAV 感染后可以激活宿主的Keap1-Nrf2 通路。随后，利用Nrf2 特异性筛选系统证实了EIAV 编码的Rev 蛋白是激活Keap1-Nrf2 通路的始动蛋白。机制研究发现，Rev 可与Nrf2 的负调控因子Keap1 结合，但并不与Nrf2 结合。膜干涉试验结果表明，Rev 和Keap1 的结合显著抑制了Keap1 和Nrf2 的结合水平。因此，Rev 与Keap1 的结合直接削弱了Keap1 泛素化Nrf2 的能力，提高了游离Nrf2 的磷酸化水平，促进其进入细胞核并与下游效应器ARE 的结合，启动了Keap1-Nrf2 通路对EIAV 感染的响应过程。进一步研究发现，激活的Keap1-Nrf2 通路显著抑制了EIAV 的复制。值得关注的是，该研究证实Keap1-Nrf2通路调控EIAV复制是通过两种方式协同实现的。一方面Keap1-Nrf2通路激活后释放了多种抗氧化物酶（HO-1、OAS1等），这些抗氧化物酶可以调控宿主的氧化还原稳态，间接发挥抗病毒作用。另一方面由于Keap1 和Rev 的结合，影响了Rev 转运病毒mRNA 的能力，干扰了病毒相关基因（gag）的转录水平，从而抑制EIAV 的复制水平。

总之，该研究发现Keap1-Nrf2 信号通路可通过Keap1 识别EIAV 的早期蛋白Rev 并发生响应性应答，从而抑制EIAV 的复制水平。该研究首次揭示了Keap1-Nrf2 不完全依赖于抗氧化物酶调控病毒复制的新的作用模式及宿主针对慢病毒感染的防御机制，也可为靶向Keap1-Nrf2 通路抗病毒药物的研发提供新的靶标。