岭南现代农业科学与技术广东省实验室肇庆分中心孙欣欣等在“International Journal of Molecular Sciences”期刊发表了题为“Direct Interaction of Coronavirus Nonstructural Protein 3 with Melanoma Differentiation-Associated Gene 5 Modulates Type I Interferon Response during Coronavirus Infection”的研究论文。该研究揭示了冠状病毒非结构蛋白3（non-structural protein 3，nsp3）与模式识别受体RIG-I家族中黑色素瘤分化相关基因5（melanoma differentiation-associated gene 5，MDA5）存在相互作用，而这种相互作用能抑制MDA5介导的I型干扰素的产生。
Nsp3是冠状病毒基因组中编码的最大跨膜蛋白，含有多个结构域编码多种蛋白酶，对病毒复制和调节宿主抗病毒免疫起关键作用。而MDA5可以通过识别冠状病毒复制过程中产生的dsRNA，进而引发级联反应，促进宿主先天免疫的发生。本研究发现nsp3对于MDA5介导的I型干扰素通路具有拮抗作用，揭示了病毒逃避宿主免疫反应的机制并为后续冠状病毒疫苗设计以及药物研发提供新的靶点。
本研究首先构建了一个基于K1E噬菌体的双质粒表达系统对nsp3进行高效表达。随后的免疫共沉淀以及免疫荧光实验，验证了两者无论在过表达细胞或者是病毒感染细胞中皆存在相互作用，同时还发现以上相互作用可以将MDA5定位在靠近病毒RNA输出位点一侧以调节对病原相关分子模式（PAMPs）的检测。通过共表达MDA5和野生型以及截断的nsp3结构，确认了SARS-CoV-2 nsp3中至少存在三个与MDA5相互作用的区域，以上区域中木瓜样蛋白酶结构域（PLpro）抑制作用最为突出。通过对SARS-CoV-2和IBV nsp3 PLpro活性中心引入突变，发现突变型nsp3不能抑制I型干扰素的表达，说明nsp3对MDA5介导的I型干扰素通路与PLpro具有的蛋白酶活性相关。进一步实验发现，SARS-CoV-2和IBV nsp3的PLpro结构域具有的去泛素化活性对抑制MDA5介导的I型IFN反应存在关键作用。同时，也证实了MDA5和nsp3都能与泛素和泛素化蛋白相互作用，从而促成了两种蛋白之间的相互作用。
该研究突出了多功能病毒蛋白nsp3与先天免疫反应之间的复杂相互作用，揭示了病毒对抗宿主免疫反应的机制，为特异性疫苗以及药物的研发提供了理论基础。
图1 冠状病毒非结构蛋白3（nsp3）与黑色素瘤分化相关基因5（MDA5）的相互作用以及对I型干扰素（IFN）表达的影响。
