PNAS | TRIM介導的SUMO化修飾抑制冠狀病毒外切核糖核酸酶活性

2026年2月13日，由克利夫蘭診所Michaela U. Gack團隊在《Proceedings of the National Academy of Sciences》雜志上發表一篇題為“Inhibition of coronaviral exoribonuclease activity by TRIM-mediated SUMOylation”文章，闡述TRIM32對冠狀病毒Nsp14的SUMO化修飾及其抗病毒效應的研究。

研究結果一：RNAi篩選鑒定SARS?CoV?2感染中具有抗病毒和促病毒復制的TRIM蛋白

本研究通過靶向 71 個人類 TRIM 基因的 RNAi 篩選，在 Caco?2?hACE2 細胞中鑒定出對 SARS?CoV?2 具有抗病毒或促病毒作用的 TRIM 蛋白。沉默TRIM6、TRIM18、TRIM21、TRIM32、TRIM41、TRIM65可顯著增強病毒復制，表現為抗病毒作用；沉默TRIM5、TRIM40、TRIM44、TRIM45、TRIM55、TRIM59可顯著降低病毒復制，表現為促病毒作用。上述沉默處理無明顯細胞毒性。在 Caco?2?hACE2 與 Calu?3 細胞中進一步驗證，沉默 TRIM6、TRIM32、TRIM41、TRIM65 可上調 SARS?CoV?2 基因組與亞基因組 RNA 水平，沉默 TRIM5、TRIM44、TRIM45、TRIM59 則下調病毒 RNA 水平，且 TRIM65 的作用存在細胞類型特異性。

研究結果二：TRIM32以E3連接酶依賴性但干擾素非依賴性方式抑制SARS?CoV?2

作者聚焦于TRIM32的研究，TRIM32 敲除細胞中 SARS?CoV?2復制、病毒 RNA、結構蛋白表達及病毒滴度均顯著升高。功能回補實驗證實，TRIM32 的RING 結構域 E3 連接酶活性是其抑制病毒復制所必需，ΔRING 突變體無抑制作用。TRIM32 的表達不受 SARS?CoV?2 感染或 Ⅰ 型干擾素誘導上調，且阻斷 Ⅰ 型干擾素信號后，TRIM32 仍可有效抑制病毒復制，表明其作用不依賴干擾素通路。

研究結果三：TRIM32與Nsp14結合并催化其發生SUMO化修飾

TRIM32 在 SARS?CoV?2感染細胞中與病毒復制轉錄復合體共定位，并可特異性結合Nsp14，結合位點為TRIM32的C端NHL結構域與 Nsp14 的 N 端 ExoN 結構域。TRIM32 不介導 Nsp14 的泛素化與降解，而是作為SUMO E3 連接酶，依賴RING 結構域與NHL 結構域的 SUMO 互作基序（SIM），催化 Nsp14 發生多聚 SUMO2 修飾，且該修飾在天然病毒感染中可被檢測到。

研究結果四：Nsp14的ExoN結構域在K9和K200位點發生SUMO化

質譜分析確定 TRIM32 介導 Nsp14 SUMO 化的位點為K9 與 K200，均位于 ExoN 結構域。單點突變（K9R、K200R）可降低 Nsp14 的 SUMO 化水平，雙突變（K9R/K200R）幾乎完全消除修飾。上述位點突變不影響 Nsp14 與 TRIM32 的結合。

研究結果五：Nsp14的SUMO化抑制SARS?CoV?2 ExoN活性但不影響其MTase功能

TRIM32 介導的 Nsp14 SUMO 化可顯著抑制 ExoN 酶活性，但不影響 N7?MTase活性。機制上，SUMO 化通過空間位阻分別阻斷 Nsp14 與 RNA 底物（K9 位點）、Nsp10 輔因子（K200 位點）的結合。沉默 SUMO 化通路關鍵分子 UBC9/SUMO2 或使用 SUMO 化抑制劑，可逆轉 TRIM32 的抗病毒作用；且 TRIM32 過表達可增強瑞德西韋對 SARS?CoV?2 的抑制效果。

研究結果六：TRIM32介導的Nsp14 SUMO化在冠狀病毒中廣泛保守

SARS?CoV、MERS?CoV、HCoV?OC43、HCoV?229E、HCoV?NL63、MHV 等多種冠狀病毒的 Nsp14，均可被 TRIM32 結合并發生SUMO化修飾，且依賴 TRIM32 的 RING 結構域活性。TRIM32 敲除可顯著增強 MERS?CoV、HCoV?OC43、MHV 的復制，沉默 UBC9/SUMO2 可消除 TRIM32 對這些病毒的抑制作用，表明該機制在冠狀病毒中具有保守性。

綜上，本研究通過 RNAi 篩選發現TRIM32可抑制新冠病毒復制，它以依賴 E3 連接酶、不依賴干擾素的方式，直接結合病毒 Nsp14 并對其K9/K200 位點進行 SUMO 化修飾，阻斷 ExoN 的 RNA 結合與 Nsp10 招募從而抑制酶活，該機制在多種冠狀病毒中高度保守，為廣譜抗冠狀病毒藥物研發提供新靶點。

文章鏈接：https://doi.org/10.1073/pnas.2528398123