2024, Vol. 19
2. 吉林大学第一医院公共实验平台，吉林 长春 130021
2. Core Facility of The First Hospital of Jilin University, Changchun 130021, Jilin Province, China
去泛素化酶(deubiquitinating enzymes, DUBs)是蛋白酶家族的重要成员，通过精准地切割连接在泛素分子之间或泛素与靶蛋白之间的肽键或异肽键，巧妙地维持着体内泛素化与去泛素化之间的动态平衡，进而调控蛋白的翻译后修饰，在许多生物过程中发挥着重要作用。去泛素化酶是一类数量很大的蛋白酶家族，人类基因组编码大约100个去泛素化酶，主要分为5个家族，分别是泛素羧基末端水解酶(UCH)家族、泛素特异性蛋白酶(ubiquitin specific proteases, USPs)家族、Otubain(OTU)家族、Josephin结构域蛋白家族及JAMM家族。在泛素-蛋白酶体途径中，DUBs家族负责通过水解泛素羧基末端的酯键、肽键或异肽键，将泛素分子特异性地从链接有泛素的蛋白质或者前体蛋白水解下来，从而起到去泛素化的作用，对蛋白降解进行反向调节，从而影响蛋白质的功能。随着研究的深入，DUBs已被广泛视为治疗多种重大疾病(包括病毒感染、肿瘤、神经退行性疾病等)的潜在药物靶标。在病毒感染领域，DUBs通过调控宿主细胞的抗病毒防御机制，影响病毒的复制周期和致病性。
鉴于DUBs家族的庞大和多样性(近100个成员)[1]，每个成员在病毒感染中的具体作用各不相同，甚至在同一病毒感染的不同阶段也可能发挥截然相反的作用。本文将重点解析DUBs家族的重要组成部分——泛素特异性蛋白酶USP在病毒-宿主相互作用中的复杂网络，深入探究去泛素化及USPs在病毒正负反馈调节中的机制。这将有助于更全面地了解病毒与宿主之间的相互作用，还能为有效预防病毒性疾病和开发新型抗病毒药物提供新的理论依据和潜在靶点。
根据目前的研究结果，去泛素化修饰对病毒的调节机制大致可分为3类：①宿主DUBs通过稳定天然固有免疫反应及抗病毒因子抑制病毒感染；②宿主DUBs被病毒招募及利用，协助其逃避先天免疫系统的追击，从而促进病毒自身的复制；③病毒编码的DUBs对抗宿主限制，增强了病毒的感染能力。
1 宿主编码的DUBs通过多种途径抑制病毒复制 1.1 宿主DUBs经调控先天免疫因子抑制病毒感染先天性免疫反应对于限制病毒感染至关重要，其核心是Ⅰ型干扰素的产生和抗病毒状态的建立。Ⅰ型干扰素(interferon，IFN)IFN-α和IFN-β具有强大的抗病毒活性，并在防御病毒感染中发挥关键作用[2-3]。在病毒感染期间，模式识别受体(pattern recognition receptors，PRRs)，包括toll样受体(toll-like receptor，TLRs)和维甲酸诱导基因I (RIG-I)样解旋酶(RIG-I-like receptors, RLRs)，激活免疫细胞产生Ⅰ型IFN和促炎细胞因子[4]。RLRs是胞质DExD-H-box RNA解旋酶，可识别病毒RNA[5]。RLR家族有3个成员：RIG-I，黑色素瘤分化相关基因5 (melanoma differentiation-associated gene 5，MDA5)和遗传学和生理学实验室蛋白2 (laboratory of genetics and physiology 2, LGP2)。RIG-I是重要的模式识别受体，能够识别多种病毒RNA[6]。RIG-I由3个部分组成：N端的2个半胱天冬氨酸酶募集区域(caspase recruitment domain，CARD)，中间的DExD/H盒解螺旋酶/三磷酸腺苷(adenosine-triphosphate，ATP)酶区域，C端的调节区域(C-terminal regulatory domain，CTD)。
1.1.1 USP4对RIG-I介导信号的正调控为了研究USP在RIG-I信号传导中的功能，Wang等[7]确定了在RIG-I激活时存在差异表达的USP。通过敲低及过表达USP4，观察感染水疱性口炎病毒(vesicular stomatitis virus, VSV)病毒对比实验，可知USP4正调控RIG-I介导的IFN-β信号和抗病毒免疫反应。USP4对RIG-I的调控在于USP4通过N端结构域直接与RIG-I相互作用，并特异性地去除RIG-I中k48连接的多泛素化链，从而使RIG-I稳定，增强其信号传导。鉴定USP4作为RIG-I信号通路的正调控因子，可能为预防过度炎症和限制病毒感染的药物设计提供治疗线索。
1.1.2 USP13对IFN通路的调节IFN免疫系统通过JAK-STAT通路发出信号，在宿主防御病毒感染中发挥核心作用。翻译后修饰如泛素化可调节IFN通路中的多种分子。为了寻找与IFN抗病毒活性相关的DUBs，Yeh等[8]利用RNA干扰技术筛选了USP13，USP 13的表达调控IFN-α对登革病毒血清型2 (DEN-2)的抗病毒活性。在USP13敲低的细胞中，IFN-α和IFN-γ的信号和抗DEN-2活性降低，但在USP13过表达的细胞中增强。USP13可能调控信号转导及转录激活因子1(signal transducer and activator of transcription 1，STAT1)蛋白的表达，随着USP13的过表达，STAT1蛋白水平和稳定性增强。此外，无论是否加入IFN-α处理，在USP13过表达的细胞中，STAT1泛素化水平降低，而在USP13敲低的细胞中，STAT1泛素化水平升高。因此，USP13通过去泛素化和稳定STAT1蛋白正向调节Ⅰ型和Ⅱ型IFN信号传导。研究确认USP13能够调节STAT1并在IFN对抗DEN-2复制的抗病毒活性中发挥作用。
1.1.3 USP15对RIG-I相关信号的增强RIG-Ⅰ在宿主抵御RNA病毒感染的反应中具有至关重要的作用，而含三联基序蛋白25(tripartite motif-containing protein 25，TRIM25)介导的RIG-Ⅰ的泛素化激活是启动细胞内抗病毒反应的重要步骤。USP15可与TRIM25结合，而且USP15可去除线性泛素链组装复合物(linear ubiquitin chain assembly complex, LUBAC)介导的K48连接的多聚泛素链，从而增强TRIM25的稳定性以及RIG-Ⅰ介导的Ⅰ型IFN的表达[9]。
1.1.4 USP17对I型IFN信号的调节USP17是病毒诱导RIG-I和MDA5介导的Ⅰ型IFN信号传导所必需的。进一步研究发现，USP17的敲低可抑制RIG-I-和MDA5诱导的IFN-β启动子的激活，但不抑制下游激活剂诱导的IFN-β启动子的激活，这与RIG-I和MDA5泛素化水平的增加有关。RIG-I和MDA5在除浆细胞以外的几乎所有细胞中都能发挥作用。RIG-I和MDA5能够识别不同种类病毒的RNA，引起细胞内信号传导，激活干扰素调节因子3(interferon regulatory factor 3，IRF3)和NF-κB，最终诱导Ⅰ型干扰素的合成，有研究表明USP17通过RIG-I-和MDA5的去泛素化来调节病毒诱导的Ⅰ型IFN信号[10]。
1.1.5 USP18的独特调节作用与其他泛素特异性蛋白酶不同的是，USP18作为一个E3泛素连接酶正向调节先天抗病毒免疫，而非依赖于它的去泛素酶活性。MAVS是RIG-I样受体(RLR)信号转导的衔接分子，MAVS的激活导致下游激酶TANK结合激酶1(TANK-binding kinase 1, TBK1)磷酸化，从而磷酸化IRF3，磷酸化的IRF3二聚并异位到细胞核中刺激Ⅰ型干扰素的表达。泛素化在调控MAVS活性中发挥着核心作用。已有研究表明，定位于线粒体的USP18能够特异性地与MAVS相互作用，促使k63连接的多聚泛素化发生，并推动MAVS聚集。USP18在感染仙台病毒(Sendai virus，SEV)或脑心肌炎病毒(encephalomyocarditis virus，EMCV)后显著上调了Ⅰ型干扰素的表达和产生。这一发现进一步证实USP18在抗病毒免疫中的重要作用，特别是在促进MAVS激活和随后的抗病毒信号转导方面。研究表明，USP18在对猪繁殖与呼吸综合征病毒(porcine reproductive and respiratory syndrome virus，PRRSV)的固有免疫应答中具有重要功能，在MARC-145细胞中，猪USP18的组成性过表达限制了PRRSV的生长，这一效应至少部分通过NF-κB的早期激活来实现的。USP18可能通过调控p65和p50的核转运来干扰PRRSV的复制过程。研究数据强调了USP18是PRRSV的固有免疫应答期间的宿主限制因子[11]。
1.1.6 USP49对宿主因子载脂蛋白B mRNA编辑酶催化多肽样3G(apolipoprotein B mRNA-editing enzyme-catalytic-polypeptide-like 3G, A3G)的稳定性调控A3G通过其胞嘧啶脱氨酶活性破坏HIV-1病毒的遗传密码，阻止其复制进程，发挥抗病毒活性。由HIV-1病毒编码的病毒感染因子(viral infectivity factor, Vif)蛋白通过招募细胞内的ElonginB/C-Cullin5 E3泛素酶介导A3G降解，是HIV-1病毒拮抗宿主抗病毒因子的重要方式。从去泛素化酶与Vif的潜在关联来看，去泛素化酶有可能通过对Vif或APOBEC3G的去泛素化修饰，来影响宿主抗病毒作用机制，这也是研究者们的关注重点。2019年Pan等[12]发现，USP49直接与A3G相互作用使其去泛素化，进而稳定A3G，增强宿主细胞对HIV的天然免疫防御能力。临床资料表明，USP49与A3G蛋白的表达水平及Vif蛋白表达阳性的前病毒中超突变(如APOBEC3G介导的G-to-A超突变)显著相关。此外，USP49的表达与HIV-1潜伏池中完整前病毒的比例呈负相关。
1.1.7 USP3对A3G的稳定及信号通路调控2022年Zhao等[13]发现，人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1，HIV-1)为了拮抗A3G的抗病毒活性，Vif在分子伴侣CBF-β的作用下招募Cul5-EloB-EloC，最终形成E3泛素连接酶复合物，将底物A3G泛素化，并使其被蛋白酶体途径降解，进而帮助病毒实现免疫逃脱。然而USP3通过与A3G mRNA结合，并以非酶依赖的方式稳定及增强A3G mRNA。此外，在HIV-1感染的患者中，USP3与A3G的表达水平和CD4+ T细胞计数正相关。
USP3通过RIG-I负向调控IRF3信号通路，RIG-I的K63位多聚泛素链对于激活Ⅰ型干扰素信号通路有着重要的作用。当病毒入侵机体时，RIG-I能识别病毒RNA，RIG-I寡聚化后通过CARD结构与线粒体抗病毒信号蛋白(mitochondrial antiviral signaling protein，MAVS)的CARD结构结合诱导MAVS寡聚化，MAVS复合物随后募集干扰素基因刺激因子和TBK1等信号分子，导致IRF3的磷酸化、二聚化、核内转录和β干扰素的产生。机体处于正常状态(即无刺激或感染)时，USP3与RIG-I样受体之间并无相互作用；当病毒侵入机体或RIG-I样受体被配体激活后，USP3与RIG-I样受体结合，裂解RIG-I样受体的多聚泛素链，使其失去激活IRF3的功能，IRF3磷酸化减少，Ⅰ型干扰素等抗病毒细胞因子生成减少。而用干扰RNA干扰USP3基因并抑制其表达后，RIG-I的K63位泛素链的连接特异性得以增强，IRF3磷酸化亦被增强，干扰素等细胞因子表达增多，从而细胞抗病毒感染免疫应答增强[14]。
1.2 DUBs靶向病毒蛋白发挥抗病毒功能 1.2.1 USP15对HIV-1病毒蛋白的降解作用人类免疫缺陷病毒(human immuno-deficiency virus，HIV)是造成人类免疫系统缺陷的一种逆转录病毒，多种宿主USP家族蛋白酶通过直接干扰病毒蛋白(如Tat和Rev)或调节宿主抗病毒信号通路来调控病毒的复制。负调节因子(negative regulatory factor，Nef)蛋白是HIV-1编码的辅助蛋白，在调控HIV-1感染和病毒复制中起着重要的作用，敲除Nef可以保护HIV感染者免受艾滋病的感染。有研究表明，Nef与USP15之间存在相互作用，能够稳定细胞蛋白质USP15诱导Nef的降解，虽然Nef也能引起USP15的降解，但此作用远弱于USP15介导的Nef的降解[15]。Nef和USP15之间的直接相互作用，对于蛋白质的衰变是必不可少的。此外，USP15不仅降解Nef，还可降解HIV-1结构蛋白Gag，从而抑制HIV-1的复制。综上所述，USP15在调节HIV-1病毒蛋白的降解方面是至关重要的，可以作为候选治疗剂，通过介导病毒蛋白的降解来抑制HIV-1的复制，从而达到抗病毒效果。
1.2.2 USP11与HIV-1转录相关调节成功的HIV-1治愈策略可能须通过增强HIV-1潜伏以沉默HIV-1转录。基因表达调节剂在体外和体内显示出作为潜伏促进剂的潜力。Boehm等[16]的研究发现，SET和MYND结构域蛋白5(SET and MYND domain-containing protein 5，SMYD5)在体内与HIV-1启动子结合，并特异性识别HIV反式激活反应(trans-activation response，TAR) 元件RNA和反式激活因子(trans-activator of transcription，Tat)。Tat在体外被SMYD5甲基化，在表达Tat的细胞中，SMYD5蛋白的水平增加。后者需要Tat辅因子和USP11的表达。研究认为，SMYD5是由Tat和USP11共同调控的HIV-1转录宿主激活因子，并且其与USP11一起成为潜伏期促进治疗的可能靶点。
1.2.3 USP11对甲型流感病毒(influenza A virus，IAV)的调控流感病毒，特别是IAV，在人类和禽类中可引起严重且频繁的疫情。从公共卫生的角度来看，寻找抗病毒药物的潜在靶点至关重要。IAV是一种有包膜的负链RNA病毒，其基因组由8段单股负链RNA组成，每段RNA被包装成核糖核蛋白(ribonucleoprotein，RNP)复合物，该复合物由病毒核蛋白(NP)和病毒RNA聚合酶组成。流感病毒RNA聚合酶由3个亚基组成，即聚合酶碱性蛋白1(PB1)、聚合酶碱性蛋白2(PB2)和聚合酶酸性蛋白(PA)，它们共同负责病毒基因组的转录和复制，而流感病毒NP蛋白的泛素化在病毒RNA复制中起着积极作用。Liao等[17]发现，USP11与病毒RNA复制复合体的PB2、PA和NP相互作用，通过其去泛素化酶的活性，对NP蛋白K184位点的单泛素化修饰进行去泛素化，特异性抑制病毒基因组RNA复制。随后Lin等发现了一种细胞泛素连接酶(CNOT4)能够泛素化NP。泛素化位点分散在NP分子表面，对RNA的复制至关重要。CNOT4和USP11共同调节NP的泛素化程度，从而调节RNA复制的效率。此项研究确定了一个潜在的抗病毒靶点，并揭示了一个调节病毒复制的新的翻译后机制[18]。
1.2.4 USP8对Vif的抑制及对A3G降解的阻断与USP49不同，Gao等[19]发现，泛素特异性蛋白酶8(ubiquitin specific protease8，USP8)是一种有效的Vif特异性抑制剂。单独USP8过表达或敲低对A3G蛋白稳定性无影响。然而，USP8可与Vif结合，但此结合未能干扰Vif-Cullin-ring E3复合体组装或Vif-A3G的相互作用。USP8通过其去泛素化酶活性阻断Vif诱导的多聚泛素化和A3G降解。因此，USP8可在A3G存在的情况下降低HIV-1的感染性，并抑制CD4+ T细胞中HIV-1的复制。与此同时，HIV-1感染期间在T细胞中，USP8的mRNA和蛋白的表达水平均显著下调，这表明HIV-1进化出了对USP8的新拮抗作用。
1.2.5 USP38对寨卡病毒感染的抑制寨卡病毒(Zika virus，ZIKV)是一种蚊媒黄病毒，其感染可引起严重的神经退行性疾病。2015年在南美洲暴发的寨卡病毒已引起严重的人类先天性和神经系统疾病。因此，明确ZIKV感染的内在机制至关重要。Wang等[20]研究获得的数据表明，USP38在宿主抵抗ZIKV感染中起重要作用，在此过程中ZIKV感染不影响USP38的表达。作用机制方面，USP38通过其c端结构域与ZIKV包膜蛋白(E)结合，减弱其与k48和k63连接的多聚泛素化，从而抑制ZIKV的感染。此外，研究发现USP38的去泛素酶活性是抑制ZIKV感染所必需的，突变体缺乏USP38去泛素酶活性则失去了抑制感染的能力，这可能为治疗和预防ZIKV感染提供了一个潜在的治疗靶点。
1.2.6 多种DUBs对HIV相关蛋白的影响特定的DUBs抑制病毒蛋白R(viral protein R，Vpr)以及辅助蛋白Vpu和Vpx诱导的宿主限制性因子的泛素化和蛋白酶体降解。如USP7抑制HIV-1 Vpr介导的螺旋酶样转录因子(helicase-like transcription factor, HLTF)降解，当与HIV-1 Vpr缺陷病毒共感染时，Vpr可拮抗HLTF，促进HIV-1更快复制。USP33去除HIV-1 Vpu介导的泛素化的骨髓基质细胞抗原2(bone marrow stromal cell antigen 2，BST-2)泛素链，或许可恢复BST-2的抗病毒活性，重新限制病毒释放；USP37抑制人类免疫缺陷病毒2型(human immunodeficiency virus type 2，HIV-2)的Rod株及猴免疫缺陷病毒(simian immunodeficiency virus，SIV)mac亚型中Vpx介导的SAMHD1降解，从而直接抑制病毒在细胞内的复制过程。
USP21通过间接下调Tat的表达水平来抑制HIV-1的产生[21]。USP21通过2种方式降低Tat基因的表达。第一，USP21通过其去泛素化酶活性使Tat去泛素化，导致Tat不稳定。第二，USP21降低正性转录延伸因子b(positive transcription elongation factor b, P-TEFb)的重要组成部分[即周期蛋白T1(Cyclin T1)]的mRNA水平，导致Tat下调。USP21通过增加Cyclin T1启动子中组蛋白K9的甲基化，下调Cyclin T1的mRNA水平。Cyclin T1是P-TEFb的亚基，该因子与Tat以及反式激活应答元件相互作用，并且是转录刺激和稳定Tat所必需的。
2 病毒招募宿主的DUBs促进病毒复制 2.1 DUBs作用于病毒蛋白以促进病毒复制严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV-2)由4个结构蛋白组成：刺突蛋白(S)、核衣壳蛋白(N)、膜蛋白(M)、包膜蛋白(E)[22]。其中，E蛋白是结构蛋白中最小的一个，仅含75个氨基酸，在病毒颗粒中所占比例很小，但在感染细胞中表达丰富，对病毒的毒力至关重要[23]。E蛋白通过与M蛋白结合参与病毒组装和病毒颗粒的稳定[24]。E蛋白能够形成离子通道，干扰细胞M的完整性，打破宿主细胞内外的离子平衡，最终致使细胞死亡[25]；此外，E蛋白促进NOD样受体热蛋白结构域相关蛋白3(NOD-like receptor pyrin domain containing 3，NLRP3)炎症小泡的形成和激活，导致炎症因子的释放，加剧炎症反应。Zhou等[26]通过筛选人类去泛素化酶发现，USP33可以依赖其去泛素化酶活性增强E蛋白的稳定性，从而促进病毒复制。在缺乏USP33的情况下，E蛋白会迅速降解，导致病毒载量降低和炎症反应。通过调节脂质成分(可电离的阳离子脂质)，利用脂质纳米颗粒(lipid nanoparticle，LNP)封装siUSP33，成功将siUSP33递送至小鼠肺组织，迅速降低肺中USP33的表达并维持敲减至少14天，从而有效抑制病毒复制和毒力。
SARS-CoV-2包膜(E) 蛋白在不同病毒变体中高度保守，对于病毒组装和生产非常重要。Chen等[27]研究发现，E蛋白被E3连接酶RNF5通过蛋白酶体途径泛素化和降解，为探究E泛素化是否可以被宿主去泛素酶逆转，研究者通过质谱分析确定去泛素酶USP39与E特异性相互作用，而USP39可有效逆转E多泛素化。USP39通过富含精氨酸的基序(AR) 与E相互作用，并通过无活性的泛素特异性蛋白酶结构域使E多泛素化去泛素化。因此，USP39保护E免受RNF5介导的降解，从而增强E的稳定性和E诱导的细胞因子风暴。此外，损益分析表明，USP39通过稳定可被泛素化的E蛋白水平(而非其他病毒蛋白)，来促进各种SARS-CoV-2毒株的复制。此研究结果为开发新型抗SARS-CoV-2策略提供了有用的目标。
在SARS-CoV-2的复制和免疫逃逸机制中，病毒编码的辅助蛋白ORF6是干扰素介导的抗病毒反应的关键拮抗剂，在病毒感染中发挥了重要的作用。Zhang等[28]研究鉴定了宿主通过E3泛素连接酶复合体CUL4B-DDB1-PRPF19识别ORF6，并通过随后的蛋白酶体途径将其降解，进而抑制SARS-CoV-2病毒的复制。随后，Gao等[29]发现，病毒通过拮抗宿主这一抗病毒机制，借助宿主的去泛素化酶USP1稳定辅助蛋白ORF6的表达，进而促进了病毒毒力和免疫逃逸。
HIV-1 Tat是在感染早期合成的，主要负责提高病毒产量。Ali等[30]发现，HIV-1感染导致哺乳动物细胞中USP7表达的上调，而内源性USP7敲低或使用DUBs抑制剂(PR-619)或USP7特异性抑制剂(P5091)均导致HIV-1 Tat蛋白降解。进一步研究发现，USP7通过去泛素化稳定HIV-1 Tat蛋白，促进病毒复制。
甲型疱疹病毒是一种有包膜的双链DNA病毒，其编码的外膜蛋白VP16在不同甲型疱疹病毒之间是保守的，负责诱导病毒早期基因的转录，对于病毒的生命周期至关重要。据报道，USP14的抑制剂通过激发选择性自噬，降解病毒VP16蛋白，从而抑制甲型疱疹病毒增殖。Ming等[31]研究发现，在病毒感染早期，USP14通过其泛素样结构域直接与VP16上的泛素链结合，使VP16去泛素化。这一过程迅速稳定了VP16，实现了病毒感染早期基因组的转录。使用USP14抑制剂b-AP15进行处理，能够诱导VP16蛋白发生K63连接的泛素化。随后，这一过程会通过内质网应激，触发p62依赖的选择性自噬，从而将泛素化的VP16蛋白降解。
2.2 DUBs作用于宿主天然免疫信号通路以帮助病毒逃逸近年来，去泛素化酶逐渐成为研究热点，这类酶能够逆转泛素化修饰，对细胞内蛋白质的稳定性、定位及功能产生深远影响。在病毒感染的背景下，去泛素化酶通过调控宿主细胞内与病毒复制相关的信号通路、蛋白质稳定性以及免疫反应等多个环节，深刻影响着病毒的复制效率与感染进程。深入探究去泛素化酶对病毒复制的影响路径，不仅有助于揭示病毒感染的分子机制，而且为开发新型抗病毒策略提供了潜在的靶点和理论依据。
巨噬细胞和树突状细胞通常是与病原体(包括慢病毒)接触的第1个点。对病毒的先天免疫应答部分是由干扰素(IFN)诱导的限制性因子形成的，包括ISG15、p21和SAMHD1。IFN-α/β通过IFN-α/β受体发出信号，诱导大量IFN刺激的基因(ISG)的表达。IFN的产生可被ISG15特异性蛋白酶USP18阻断，可抑制IFN-α/β信号的持续激活，然而HIV-1已经进化出逃避先天性免疫反应并建立播散性感染的能力[32]，USP18凭借其蛋白酶活性，促使错误折叠的p53积累，这一过程须降解ISG15。若ISG15缺失，会导致错误折叠的p53不断积累，进而增强HIV-1的复制。Lin等[33]发现，HIV-1感染会诱导USP18表达上调，USP18作为IFN信号通路的负调节因子，其通过消除p21的抗病毒功能，来促进HIV-1复制。USP18下调p21与SAMHD1的活性形式有关，这些发现提示，USP18可能通过多种机制调控HIV-1复制，是一个重要的宿主调控因子[33-34]。
Zang等[35]发现，肠道病毒71型(enterovirus 71, EV71)感染上调了USP24的表达，USP24的敲低上调了TBK1 k63连接的多聚泛素化，促进了IRF3的磷酸化和核转位，进而改善了EV71感染期间的IFN-I产生，显著抑制了EV71的感染。该研究揭示，USP24作为TBK1激活的新型调节剂，促进了对EV71免疫逃避机制的理解，并可能为EV71感染的治疗提供潜在策略。
单纯疱疹病毒Ⅰ型(herpes simplex virus type 1, HSV-1)是一种双链线性DNA病毒，在人群中感染普遍，且目前尚无有效的疫苗和根治其潜伏感染的药物。HSV-1最大的表皮蛋白UL36，在其N末端含有一个新的去泛素酶基序，命名为UL36泛素特异性蛋白酶(UL36USP)。Wang等[36]在研究中证明了HSV-1 UL36USP抑制仙台病毒(Sendai virus，SeV)IRF3二聚化、启动子激活和IFN-β转录。UL36USP抑制了由RIG-I (RIG-IN)和MAVS N端过表达诱导的IFN-β启动子活性，但对TBK-1、IκB激酶ε(IKKε)和IRF3/5D无影响。UL36USP随后被证明可以去泛素化肿瘤坏死因子受体相关因子3(tumor necrosis factor receptor-associated factor 3, TRAF3)，并阻止下游接头TBK1的募集。研究者成功构建了缺乏UL36USP DUB活性的重组HSV-1。与野生型HSV-1感染细胞相比，突变型HSV-1感染细胞产生了更多的IFN-β，因此HSV-1 UL36USP可以清除TRAF3上的多聚泛素链，若TRAF3功能因去泛素化酶异常而受损，则无法有效激活抗病毒免疫反应，使得错误折叠的p53积累对HIV-1复制的增强效应更显著[35]。Yuan等[37]研究发现，HSV-1编码的多种蛋白(如UL46、VP16、UL36等)可干扰宿主的抗病毒天然免疫信号通路，下调IFN-I和炎症因子的转录和表达，促进HSV-1的增殖。HSV-1编码的UL36USP能明显抑制cGAS和STING诱导产生的IFN-β，其分子机制是UL36USP对IkBa进行去泛素化，抑制其降解，进而阻断NF-κB信号通路的激活，使HSV-1得以逃避宿主的抗病毒天然免疫。
| USP | Virus | Target | Regulating effect |
| USP4 | VSV | RIG-I | Positive |
| USP13 | DEN-2 | STAT1 | Positive |
| USP15 | HIV-1 | Nef/Gag | Positive |
| USP17 | SeV | RIG-I/MDA5 | Positive |
| USP18 | SeV/EMCV | MAVS/K63 | Positive |
| HIV-1 | P21/ISG15 | Reverse | |
| USP49 | HIV-1 | A3G | Positive |
| USP3 | HIV-1 VSV | A3G RIG-I/K63 | Positive |
| USP11 | IAV | NP/K184 | Positive |
| HIV-1 | SMYD5 | Positive | |
| USP8 | HIV-1 | A3G | Positive |
| USP38 | ZIKV | E | Positive |
| USP39 | SARS-CoV-2 | E | Positive |
| UL36USP | HSV-I | STING/cGAS | Reverse |
| USP33 | HIV-1 | BST-2 | Reverse |
| SARS-CoV-2 | NLRP3 | Reverse | |
| USP1 | SARS-CoV-2 | ORF6 | Reverse |
| USP7 | HIV-1 | Tat | Reverse |
| USP14 | IAV | VP16 | Reverse |
| USP21 | HIV-1 | Cyclin T1/K9 | Reverse |
| USP24 | EV71 | TBK1/K63 | Reverse |
| USP37 | HIV-2 Rod | SAMHD1 | Positive |
| SIV mac | Reverse | ||
| 注：仙台病毒(Sendai virus，SEV); 脑心肌炎病毒(encephalomyocarditis virus，EMCV); 人类免疫缺陷病毒1型(human immunodeficiency virus type 1，HIV-1)；水疱性口炎病毒(vesicular stomatitis virus, VSV)；登革病毒血清型2 (DEN-2)；寨卡病毒(Zika virus，ZIKV); 严重急性呼吸系统综合征冠状病毒2型(severe acute respiratory syndrome coronavirus，SARS-CoV-2)；甲型流感病毒(influenza A virus，IAV)；单纯疱疹病毒Ⅰ型(herpes simplex virus type 1, HSV-1)；人乳头瘤病毒16型(human papillomavirus type 16，HPV16)；肠道病毒71型(enterovirus 71, EV71)。 | |||
DUBs作为泛素化系统的关键调节酶，在抗病毒免疫应答过程中发挥着重要作用。在宿主细胞中，DUBs通常以复合物的形式发挥作用，从而增强其催化能力，并通过多种机制抑制病毒感染，包括调节先天免疫途径中重要细胞因子的表达，如USP18通过促进K63连接的MAVS的多聚泛素化，正向调节先天抗病毒免疫。此外，DUBs还可通过加强病毒辅助蛋白的降解以及抑制病毒基因组RNA复制的方式抑制病毒增殖；USP15通过降解HIV-1的Nef蛋白，抑制病毒复制；USP3通过调控RIG-I的K63位多聚泛素链负向调节IRF3信号通路，进而抑制Ⅰ型干扰素(IFN)信号，并以APOBEC3G(A3G)依赖的方式特异性抑制HIV-1的复制。
然而，病毒可以利用宿主编码的DUBs逃避先天免疫系统，促进自身的增殖。例如，HIV-1利用宿主细胞USP7稳定其Tat蛋白，提高病毒的复制水平，而HIV-1病毒的复制水平上升进一步促进宿主细胞USP7的表达。此外，DUBs在病毒复制过程中与病毒蛋白存在相互作用，促进病毒增殖。例如，MDV USP通过影响pUL36的结构和稳定性，进而影响MDV的复制。
鉴于DUBs的活性在病毒先天免疫中的重要性，调控宿主细胞抗病毒免疫反应及相关DUB的活性和表达水平可能成为治疗病毒感染的有效策略。同时，病毒编码的DUBs也可成为抗病毒治疗的潜在靶点。然而，目前人们对于DUBs作用机制的认知和了解仍存在许多空白，这限制了DUBs靶向治疗的应用和进展。因此，鉴定出更多可调节宿主免疫系统的病毒DUBs并进一步阐明其作用通路，将为寻找和开发抗病毒药物新靶点提供新的研究方向和理论依据。
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Snyder NA, Silva GM. Deubiquitinating enzymes (DUBs): regulation, homeostasis, and oxidative stress response[J]. J Biol Chem, 2021, 297(3): 101077.
[DOI]
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