含有锚定重复序列和LEM结构域的2（ANKLE2）蛋白在通过“屏障阻止自整合因子”（BAF）来限制牛痘病毒方面的新型抗病毒作用

《Journal of Virology》：A novel antiviral role of ankyrin repeat and LEM domain-containing 2 (ANKLE2) in restricting vaccinia virus through barrier to autointegration factor (BAF)

ANKLE2通过调节BAF磷酸化抑制痘苗病毒复制，其LEM和CD结构域促进BAF去磷酸化，而跨膜域限制细胞内分布，抑制抗病毒活性。

　　### ANKLE2在抗病毒防御中的新角色：通过调控BAF磷酸化限制天花病毒复制

在病毒入侵宿主细胞的过程中，宿主细胞需要调动其自身的防御机制来对抗感染。近年来，ANKLE2（Ankyrin repeat and LEM domain–containing protein 2）作为一种新型的宿主因子，其在抗病毒防御中的作用逐渐受到关注。ANKLE2是一种广泛表达的蛋白质，其结构包含多个保守的结构域，如跨膜（TM）结构域、LEMD结构域、Caulimovirus结构域（CD结构域）、Ankyrin重复结构域（ANK结构域）等。这些结构域在ANKLE2的多种生物学功能中发挥着重要作用，包括调控细胞分裂、维持染色质结构以及参与信号传导通路。然而，ANKLE2在抗病毒防御中的具体机制尚未完全阐明。

在本研究中，科学家们首次发现ANKLE2在抑制天花病毒（Vaccinia virus）复制方面具有重要作用。他们通过实验验证了ANKLE2在调节BAF（Barrier-to-autointegration factor）磷酸化状态中的关键作用，从而限制天花病毒的DNA复制和子代病毒的释放。BAF是一种普遍存在于细胞中的DNA结合蛋白，其主要功能是通过形成二聚体结构，结合双链DNA（dsDNA），进而压缩DNA结构并限制病毒的复制。然而，病毒编码的B1蛋白是一种丝氨酸/苏氨酸激酶，能够磷酸化BAF，使其失去DNA结合能力，从而逃逸BAF的抗病毒作用。ANKLE2的出现为这种抗病毒机制提供了一个新的视角，它能够通过促进BAF的去磷酸化，增强其抗病毒活性。

#### ANKLE2与BAF的相互作用及其对病毒复制的影响

为了进一步探究ANKLE2在抗病毒中的作用，研究人员通过RNA干扰（siRNA）技术，将ANKLE2的表达水平降低，并观察其对BAF磷酸化状态和病毒复制的影响。实验结果表明，当ANKLE2被敲低时，BAF的磷酸化水平显著上升，而未被磷酸化的BAF则减少。这一变化与之前的研究结果一致，即ANKLE2在细胞分裂过程中能够通过调控PP2A（蛋白磷酸酶2A）活性，促进BAF的去磷酸化。然而，这一发现在此前的研究中主要集中在细胞分裂的背景下，而在病毒感染的场景下，ANKLE2的抗病毒功能尚未被系统研究。

研究人员进一步利用两种不同类型的天花病毒进行实验：一种是野生型（WT）病毒，另一种是缺失B1蛋白的ΔB1病毒。ΔB1病毒在感染过程中无法有效磷酸化BAF，因此其复制过程对BAF的调控更加敏感。实验结果显示，ANKLE2的缺失显著促进了ΔB1病毒的DNA积累和子代病毒的产生。这一现象表明，ANKLE2在维持BAF的抗病毒功能方面发挥着至关重要的作用。同时，当ANKLE2被重新表达时，其能够恢复对ΔB1病毒的抑制作用，从而限制病毒的复制和释放。

此外，研究还揭示了ANKLE2的不同结构域对其抗病毒功能的影响。其中，LEMD结构域和CD结构域在促进BAF去磷酸化、ANKLE2与BAF的结合以及抗天花病毒活性方面起着关键作用。而TM结构域则起到负调控作用，限制ANKLE2在细胞质中的分布，从而可能影响其与BAF的相互作用。这些发现表明，ANKLE2的抗病毒功能并非由单一结构域决定，而是多个结构域协同作用的结果。这种结构域依赖的调控机制为理解ANKLE2在抗病毒防御中的作用提供了新的思路。

#### ANKLE2的结构域分析及其抗病毒机制的验证

为了更深入地了解ANKLE2的结构域如何影响其抗病毒功能，研究人员对ANKLE2的不同截断突变体进行了分析。他们构建了包含不同结构域的ANKLE2突变体，并通过多种实验手段验证了这些突变体对病毒复制的影响。结果表明，当TM结构域被删除时，ANKLE2在细胞质中的分布增加，从而更有效地与BAF结合并促进其去磷酸化。这种去磷酸化作用显著抑制了ΔB1病毒的DNA复制和子代病毒的释放。相比之下，当LEMD结构域被删除时，虽然ANKLE2仍能与PP2A结合，但其对BAF去磷酸化的能力有所下降，导致抗病毒效果减弱。而CD结构域的缺失则完全破坏了ANKLE2与PP2A的相互作用，使其无法进一步促进BAF的去磷酸化，从而丧失抗病毒功能。

这些实验结果不仅验证了ANKLE2在抗天花病毒中的作用，还揭示了其结构域之间的协同作用。例如，LEMD结构域虽然不是BAF去磷酸化的必要条件，但其在促进ANKLE2与BAF的结合方面具有重要作用。而CD结构域则直接参与PP2A与BAF之间的调控关系，是实现BAF去磷酸化的关键结构域。TM结构域的缺失虽然增强了ANKLE2的抗病毒能力，但其在细胞膜上的定位限制了ANKLE2与BAF的结合效率，从而影响了其整体抗病毒效果。

#### ANKLE2的抗病毒机制及其在宿主防御中的意义

从整体来看，ANKLE2通过调节BAF的磷酸化状态，发挥其抗病毒作用。在正常情况下，BAF的去磷酸化状态使其能够有效结合DNA并限制病毒复制。然而，当病毒B1蛋白磷酸化BAF时，这种抗病毒作用被削弱，导致病毒能够顺利复制并释放子代病毒。ANKLE2的出现为宿主提供了一种新的机制，通过促进BAF的去磷酸化，增强其抗病毒能力，从而对抗病毒的侵袭。

这一发现具有重要的生物学意义。首先，它揭示了ANKLE2在抗病毒防御中的新功能，即通过调控BAF的磷酸化状态，限制病毒的复制和传播。其次，它扩展了我们对宿主因子如何协调抗病毒反应的理解。ANKLE2的结构域分析表明，其抗病毒功能并非单一结构域主导，而是多个结构域共同作用的结果。这种复杂的调控机制可能在不同的病毒感染中具有普遍性，为开发针对多种病毒的抗病毒策略提供了新的思路。

此外，ANKLE2的抗病毒功能可能与它在细胞膜上的定位有关。TM结构域的存在使ANKLE2主要定位于内质网膜和核膜，而其缺失则导致ANKLE2更多地分布在细胞质中，从而增强了其与BAF的结合能力。这种定位变化可能解释了为何TM结构域的缺失会显著提高ANKLE2的抗病毒效果。然而，这种定位变化是否适用于其他类型的病毒感染，仍需进一步研究。

#### ANKLE2的结构域与病毒蛋白表达的关联

除了调控BAF的磷酸化状态，ANKLE2还可能通过影响病毒蛋白的表达来发挥抗病毒作用。研究人员通过免疫荧光和蛋白质印迹分析，观察了不同ANKLE2突变体对病毒蛋白表达的影响。结果表明，在ΔB1病毒感染过程中，ANKLE2的缺失导致晚期病毒蛋白（如A11、L4和F17）的表达显著下降。而当ANKLE2被重新表达时，这些晚期蛋白的表达水平有所恢复。这一现象进一步支持了ANKLE2在病毒复制过程中的作用，尤其是在DNA复制和子代病毒释放阶段。

值得注意的是，ANKLE2的结构域在调控病毒蛋白表达方面也表现出不同的作用。例如，TM结构域的缺失不仅增强了ANKLE2的抗病毒能力，还显著降低了ΔB1病毒的晚期蛋白表达。而LEMD结构域的缺失则部分缓解了这种抑制作用，表明LEMD结构域在维持ANKLE2对病毒蛋白表达的调控中具有重要作用。相比之下，CD结构域的缺失几乎完全消除了ANKLE2对病毒蛋白表达的影响，这可能与其在调控BAF去磷酸化中的核心作用有关。

#### 未来研究方向与潜在应用

尽管本研究已经揭示了ANKLE2在抗天花病毒中的作用，但仍有许多问题需要进一步探索。例如，ANKLE2的抗病毒功能是否适用于其他类型的病毒？它是否通过与BAF以外的其他宿主因子相互作用来发挥抗病毒作用？此外，ANKLE2的结构域是否在不同的病毒感染中具有不同的调控模式？这些问题的答案将有助于更全面地理解ANKLE2在宿主防御中的作用，并为开发基于ANKLE2的抗病毒策略提供理论依据。

从临床角度来看，ANKLE2的抗病毒功能可能为抗病毒治疗提供新的靶点。由于ANKLE2在多种疾病中具有重要作用，包括微小脑症（microcephaly），研究其在抗病毒中的作用可能有助于开发针对病毒性疾病的新型治疗方法。此外，ANKLE2的结构域分析也为基因编辑技术的应用提供了参考。例如，通过靶向特定结构域，可以调控ANKLE2的抗病毒活性，从而实现对病毒复制的精准干预。

#### 总结

ANKLE2作为一种新型的宿主因子，其在抗病毒防御中的作用逐渐被揭示。通过调控BAF的磷酸化状态，ANKLE2能够有效抑制天花病毒的复制和子代病毒的释放。其结构域的分析表明，LEMD结构域和CD结构域在促进BAF去磷酸化和抗病毒活性方面起着关键作用，而TM结构域则起到负调控作用，限制ANKLE2在细胞质中的分布。这些发现不仅拓展了我们对宿主因子如何协调抗病毒反应的理解，还为开发基于ANKLE2的抗病毒策略提供了新的思路。未来的研究需要进一步探索ANKLE2在其他病毒感染中的作用，以及其结构域如何影响不同病毒的复制机制。这将有助于更深入地理解宿主与病毒之间的相互作用，并为抗病毒研究提供新的方向。