Annexin A2在病毒复制周期中的作用的研究进展

陈立慧，侯佩莉，王洪梅，何洪彬

（山东师范大学生命科学学院反刍动物疾病研究中心，济南 250014）

膜联蛋白家族是一类高度保守的蛋白超家族，以Ca2+依赖的方式与带负电荷的膜磷脂结合。膜联蛋白A2（Annexin A2, AnxA2）是该家族的成员之一[1]，最初是在劳氏肉瘤病毒／鸡胚成纤维细胞中作为一种酪氨酸蛋白激酶的作用底物被发现[2]，可在多种组织和细胞中表达。研究表明，AnxA2作为一种膜支架与结合蛋白，能以AnxA2单体或AnxA2与S100A10组成异源四聚体（A2t）的形式发挥作用[3]。在细胞质中，AnxA2与不同的磷脂膜相互作用，当细胞受到某些刺激时，AnxA2转运到质膜的外部小叶发挥功能，因此，其功能一般受其在细胞中定位的影响[4]。除此之外，AnxA2还与多种细胞因子存在相互作用，并参与调节胞吞和胞吐、膜结构域的形成、细胞增殖以及DNA的复制和RNA的合成等过程，从而发挥多种细胞功能[5]。

AnxA2作为宿主因子被广泛研究，包括AnxA2与免疫功能、多种人类疾病以及病毒感染的关系[6]。有报道称AnxA2可作为病毒受体，通过一些细胞内修饰，在病毒复制过程中起到重要作用，或是参与病毒的 装配和出芽，对病毒增殖具有重要作用。本文主要概括了AnxA2在不同病毒以及病毒的不同增殖过程中的作用。例如，AnxA2参与人类乳头状瘤病毒（Human papillomavirus, HPV）、呼吸道合胞病毒（Respiratory syncytial virus, RSV）等病毒的吸附和侵入过程，在猪繁殖与呼吸综合征病毒（Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV）、甲型流感病毒（Influenza A virus, IAV）等病毒的复制过程中发挥作用，与丙型肝炎病毒（Hepatitis C virus, HCV）、猪瘟病毒（Classical swine fever virus, CSFV）等病毒的组装和释放有关。随着AnxA2与病毒复制关系的深入研究，将揭示其参与和调控病毒复制的分子机理，并促使以AnxA2为靶标分子的抗病毒药物的研发，为病毒病的防控提供新思路。

1 Annexin A2基因的结构特征

AnxA2蛋白与其他膜联蛋白家族成员一样，其分子结构包括两个结构域：（1）C端结构域是AnxA2蛋白的核心区，该核心区高度保守，包括4个同源序列，可划分为四个结构域，其外形均为稍有凹凸的圆盘状，每个同源序列含有5个呈弯曲排列的α螺旋，圆盘的凸出面以钙离子依赖的方式可逆的锚定于细胞膜上，其中第四个结构域具有mRNA的结合位点[7]。这些功能区是AnxA2蛋白与其他蛋白相互作用并在细胞生命活动或是病毒增殖中发挥作用的基础；（2）N端结构域，又称尾区，具有高度可变性，由AnxA2基因的5’近端序列编码[8]。N端序列包括磷酸化位点、乙酰化位点、F-acting结合位点等，赋予了AnxA2发挥多种作用的可能性。

AnxA2基因在细胞内的一些修饰，可影响其在细胞中的定位及功能，如：磷酸化是影响AnxA2蛋白细胞定位最重要的因素之一，包括三个磷酸化位点：Ser11、Ser25和Tyr23[7,9]。泛素化修饰可影响AnxA2蛋白的稳定性，在细胞中的定位、转运以及Facting与N端的结合等，从而导致其细胞外移位，进而影响蛋白功能的发挥[4,10]。据报道，AnxA2 N端Ser1乙酰化促进了A2t形成过程中AnxA2与S100A10的结合[11]。AnxA2的糖基化增强了AnxA2蛋白与HSP90 α的相互作用，进一步促进AnxA2与S100A10的相 互作用，从而间接影响AnxA2在细胞中的定位，影响基因的功能[12]。

综上所述，AnxA2的两个结构域中，N端结构域的修饰可调整AnxA2蛋白在细胞中的定位，进而调控AnxA2基因发挥不同功能。

2 Annexin A2基因在病毒感染中的作用及其机制

AnxA2或A2t参与部分病毒的生命周期，病毒不同，其参与的过程也不同（ 见表1）：（1）AnxA2作为病毒进入细胞的受体，介导病毒侵入细胞的过程；（2）参与病毒遗传物质的复制，AnxA2或A2t通过与影响病毒复制的病毒蛋白发生相互作用或通过直接或间接结合病毒RNA的方式来影响病毒在细胞内的复制[13]；（3）AnxA2或A2t存在于细胞内或细胞外，通过胞吐形式或直接将组装成功的子代病毒粒子释放到细胞外。因此，在一些病毒的发病机制中AnxA2及A2t发挥着至关重要的作用[14]，而其重要的作用机制还需要进一步的探索与研究。

表1 AnxA2参与病毒复制周期的概述Table 1 The overview of AnxA2 participation in virus replication cycle

2.1 Annexin A2基因在EV71等病毒侵入过程发挥作用 肠道病毒71（Enterovirus 71, EV71）是一种无包膜病毒，通过免疫共沉淀和质谱分析，发现宿主蛋白AnxA2与EV71的VP1蛋白相互作用，同时发现A nxA2为细胞表面附着因子，可能是EV71的重要细胞受体[3,15]。HPV是一种双链DNA病毒，AnxA 2和A2t是病毒进入细胞的中心媒介[16]。HPV感染细胞后，触发并激活EGFR依赖的Src激酶，从而导致AnxA2蛋白-Tyr23磷酸化并随后易位到质膜的外叶，在此环境中，HPV颗粒以钙离子依赖的方式和A2t中的AnxA2发生相互作用，继而参与细胞内囊泡和细胞外的相互作用，从而在病毒内化中起作用[17]。在包膜DNA病毒巨细胞病毒（Cytomegalovirus,CMV）颗粒表面也发现了AnxA2，与 沉默AnxA2基因的细胞相比，表达AnxA2蛋白的细胞中的CMV感染增加了70%[18]。用抗AnxA2抗体预处理细胞，EV71、 HPV以及CMV的感染性降低，特别是在病毒感染剂量较低的情况下，表明AnxA2蛋白在病毒感染中起着重要受体分子的作用[18]。

在单链RNA病毒的呼 吸道合胞病毒RSV的研究中，岩藻依聚糖（Fucoidan）是一种能在体内外抑制RSV感染的多糖，采用固相固定的岩藻聚糖作为亲和基质，分离细胞上潜在的RSV结合位点，通过质谱法检测得到AnxA2，用抗AnxA2的抗体处理可减少RSV感染[19-20]。

综上所述，位于细胞表面的AnxA2可作为部分病毒侵入细胞的受体，通过抑制或竞争性结合AnxA2的方式有效阻断病毒的感染，为抗病毒药物研究提供重要的线索。

2.2 Annexin A2基因在PRRSV等病毒基因复制及蛋白合成过程中发挥作用 PRRSV是一种单股正链RNA病毒，其非结构 蛋白Nsp9作为唯一的RNA依赖的RNA聚合酶，与病毒RNA结合，并参与病毒RNA复 制[21-22]。研究发现，通过酵母双杂实验筛选得到与PRRSV非结构蛋白Nsp9相互作用的宿主蛋白AnxA2，RNA酶处理后，两种蛋白之间的相互作用减弱，表明两者之间存在RNA连接[23]。在MARC-145细胞中AnxA2蛋白水平的下调显著阻碍了PRRSV RNA的复制和子代病毒的产生[24]，因此推测，AnxA2与Nsp9的结合有利于PRRSV基因组RNA的复制。RNA病毒IAV是一种包膜病毒，通过内吞途径进入宿主细胞，在细胞核中复制，并从质膜释放出芽[25]。病毒包膜上存在AnxA2和A2t受体，IAV复制时，纤溶酶原受体A 2t负责将纤溶酶原转化为纤溶酶[13]，沉默或敲除AnxA2基因，IAV的蛋白表达受到抑制，并显著降低了病毒滴度。

以上研究结果表明，AnxA2在病毒RNA合成或病毒蛋白表达方面发挥重要作用[26]，AnxA2或A2t可显著影响病毒基因组复制及蛋白质合成过程。

2.3 Annexin A2基因在HCV等病毒组装和释放过程中发挥作用 HCV和C SFV属于黄病毒科RNA病毒，其表达的病毒非结构蛋白在病毒的产生中发挥重要作用。在CSFV的生命周期中，宿主蛋白与非结构蛋白NS5A相互作用，CSFV、HCV的NS5A蛋白已确定为必需的复制酶组分[27]，通过突变相互作用的关键氨基酸位点，破坏AnxA2与NS5A之间的相互作用，在不影响CSFV RNA复制的情况下，显著降低了病毒的产生，推测AnxA2影响CSFV的组装而不影响病毒的出芽释放。丙型肝炎病毒中，AnxA2与HCV非结构蛋白NS4A和NS3相互作用，促进不同磷脂酰肌醇类物质向细胞膜的募集，并产生一个脂质丰富的膜微环境。在此环境中组装成HCV复制复合物，其中非结构蛋白NS4A是N S3丝氨酸蛋白酶的辅助性因子，其N端有助于NS3-4A复合物在膜上的锚定，可能参与脂筏上复制复合物的形成，于是推测AnxA2有助于HCV复制复合物的形成[28]。由此可见，AnxA2在HCV的复制阶段也发挥一定的作用[29]，同时有研究发现，AnxA2沉默对HCV RNA复制没有直接影响，但会显著降低细胞内外病毒滴度[30]。因此，无论是CSFV还是HCV，沉默AnxA2基因，均会显著降低病毒的产量，在不影响病毒RNA复制的情况下，AnxA2影响猪瘟病毒的组装，通过脂筏复制复合物作用于丙型肝炎病毒的出芽释放阶段。

麻疹病毒（Measles virus, MV）是一种单股负链RNA病毒，与宿主细胞膜融合后，病毒基因组复制发生在细胞质中，在质膜上形成完整的MV颗粒并释放到细胞外[31]。MV M蛋白沿着病毒包膜的内面排列，通过将核衣壳与包膜蛋白连接，在病毒装配过程中起重要作用。宿主蛋白AnxA2与其N端相互作用，MV感染沉默AnxA2基因的细胞，检测发现M蛋白在质膜上的分布显著减少，表明AnxA2蛋白与MV M蛋白相互作用，减少了M蛋白在质膜上的定位，从而显著影响MV颗粒的细胞外释放[32]。

由此可见，在病毒组装释放阶段，不同病毒中，宿主蛋白AnxA2采用不同的机制，作为病毒细胞受体，与病毒蛋白相互作用或影响病毒蛋白在胞质中的定位，从而起到促进或是抑制病毒的组装与释放。

3 展望

越来越多的研究表明，AnxA2作为宿主因子在一些病毒感染过程中扮演着重要的角色。AnxA2作为一种膜支架与结合蛋白，不仅在细胞过程中发挥多种功能，而且在多种病毒的复制过程中发挥着重要的作用。AnxA2在不同的病毒中以不同的作用方式促进或是抑制病毒的增殖，其发挥作用的阶段也有所不同。HPV、RSV等病毒感染细胞之后，AnxA2作为一种受体蛋白，在病毒吸附和侵入过程中发挥作用；AnxA2或A2t会影响IAV、PRRSV等病毒在细胞中的复制过程；而HIV-1、CMV等病毒感染细胞后，在A nxA2病毒颗粒侵入和释放过程中均发挥重要的作用。随 着病毒的进化及其传染性的增强，从源头上抑制病毒的传播在病毒防控方面发挥着至关重要的作用。例如，在HPV等病毒中，AnxA2或A2t作为病毒侵入的受体影响着病毒的复制，因此将AnxA2或A2t作为抗病毒药物的靶点，研究新药物或是已有药物的抗病毒效应将会为疾病治疗提供新的途径；同时，AnxA2蛋白作为病毒侵入细胞的受体，对其蛋白结构域及其与病毒蛋白结合的重要位点的研究，将为研究蛋白抑制剂提供重要的理论依据，并且该研究是从源头上试图控制病毒被传播，因此是一种很有价值的研究方向。除此之外，AnxA2新的作用机制的发现，例如AnxA2具有免疫调节作用，AnxA2的表达可能会通过调节天然免疫反应来促进病毒感染[33]；当A nxA2过表达时，参与了oxygen-glucose deprivation（OGD）诱导的细胞自噬激活，此外，AnxA2的下调降低了OGD条件下的细胞活力，促进了细胞凋亡[34]。AnxA2功能具有多样性，而对其各方面功能的研究，能更好的为多种疾病的治疗提供新的思路，对AnxA2生物学的进一步研究，为目前研究较为广泛的抗病毒靶点药物也提供了重要的理论观点。