“病毒学国家重点实验室”公众号29日消息，近日，武汉大学病毒学国家重点实验室赵海艳团队和中国科学院武汉病毒研究所邓增钦团队合作在 Nature Communications 上发表题为 Structural and functional insights into the modulation of T cell costimulation by monkeypox virus protein M2 的研究论文。该研究解析了首个痘病毒 M2 蛋白与人源 B7.1 （ hB7.1 ）和 B7.2 （ hB7.2 ）的复合物结构，揭示了猴痘病毒（ MPXV ） M2 蛋白通过结合 B7.1/2 共刺激分子从而拮抗 CD28/CTLA4-B7.1/2 信号通路，抑制 T 细胞激活的免疫逃逸新机制，为痘病毒的防御提供了新的思路。
猴痘是由猴痘病毒（ MPXV ）感染引起的人畜共患病， 2022 年 5 月份以来该传染性疾病在多个国家迅速蔓延，之后被世卫组织宣布为国际关注的突发公共卫生事件。虽然 2023 年 5 月起，猴痘不再构成国际关注的突发公共卫生事件，但其感染病例仍在持续增加， 2023 年 7 月份我国新增 491 例猴痘确诊病例。 MPXV 属于痘病毒科正痘病毒属，是一种砖形或椭圆形，有包膜的 DNA 病毒，该属还包含能够感染人的牛痘病毒和天花病毒等痘病毒。正痘病毒的基因组约 200 kb ，编码表达多达 200 种病毒蛋白，其中多个蛋白参与宿主细胞相互作用，调节细胞的代谢和免疫等反应。对 2022 年 5 月新发的猴痘病毒基因测序发现一些毒株出现了大片段的基因重组，包括来自痘病毒免疫逃逸超家族的 M2 基因拷贝数的增加，暗示 M2 蛋白可能在猴痘病毒新的传播和致病等特性方面起着重要作用。
经典的 T 细胞激活信号通路中，抗原呈递细胞表面的 B7 配体 B7.1 和 B7.2 与 T 细胞表面受体 CD28 或 CTLA4 结合，在调节 T 细胞的激活和耗竭中起着关键作用。多种感染性病原体和肿瘤可以通过调节 B7.1/2-CD28/CTLA4 信号通路，构建适宜的免疫抑制微环境，以获得更好的复制和存活。
本研究中，作者发现猴痘病毒复制过程中分泌的早期蛋白 M2 和其他痘病毒的 M2 蛋白都可以特异性地结合 B7 家族中的 B7.1 和 B7.2 ，而与 B7 家族中的其他蛋白（ B7-H3 等）并无明显互作。解析的 MPXV M2-hB7.1/2 高分辨率复合物结构中 M2 以同源六聚体和七聚体的环状形式存在，而 hB7.1/2 以 1:1 的比例结合在 M2 蛋白环的外侧（图 1 ）。
图 1. MPXV M2 特异性结合抗原呈递细胞表面蛋白 hB7.1/2
结构分析发现 M2 在 hB7.1/2 的关键结合区域和 CD28/CTLA4 在 hB7.1/2 上的结合位点高度重叠，暗示 M2 可以竞争性地抑制 CD28/CTLA4 与 hB7.1/2 的互作。而细胞和竞争性 BLI 实验也进一步证明 M2 结合 hB7.1/2 后可以阻断 CD28/CTLA4 与 hB7.1/2 的互作。序列比对发现 M2 上的互作印记在 MPXV 分支和其他正痘病毒中高度保守，表明 M2 可能介导一种保守的免疫逃逸机制，即通过与 hB7.1/2 的结合来阻断 B7 配体与 CD28 家族受体的相互作用从而抑制 T 细胞激活。有意思的是 体外 T 细胞激活实验发现多聚形式的 M2 可以有效抑制 hB7.1/2 共刺激途径介导的 T 细胞活化，而单体 M2 与 hB7.1/2 的亲和力显著变弱，且单体 M2 几乎丧失了抑制 T 细胞激活的能力，说明聚集体形式的 M2 与 hB7.1/2 的高亲和力结合特性在病毒逃避 T 细胞免疫反应起着关键作用（图 2 ）。
图 2. MPXV M2 抑制 T 细胞的激活
综上，该研究首次解析了正痘病毒 M2 蛋白的结构，揭示了正痘病毒中高度保守的免疫逃逸蛋白 M2 通过形成多聚体增强其和 T 细胞协同激活因子 hB7.1/2 的结合力（ avidity ），有效地阻断 CD28 与 hB7.1/2 互作，从而抑制 T 细胞活化的病毒免疫逃逸机制。
武汉大学病毒学国家重点实验室赵海艳研究员和中国科学院武汉病毒研究所邓增钦研究员为该论文的共同通讯作者。武汉大学生命科学学院硕士研究生杨尚予和博士研究生俞飞阳以及中国科学院武汉病毒研究所的博士研究生王咏为论文的共同第一作者。该研究得到了国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目和中国科学院率先行动引才计划项目等的资助。
论文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-023-40748-2
