Protein IFITM (Interferon-Induced Transmembrane proteins / IFITMs)

Protein IFITM (Interferon-Induced Transmembrane proteins), hay protein xuyên màng cảm ứng interferon, là một họ protein nhỏ được biểu hiện trên bề mặt tế bào và đóng vai trò quan trọng trong hệ thống miễn dịch bẩm sinh, đặc biệt là trong việc chống lại sự xâm nhập của virus. Chúng được đặt tên như vậy vì biểu hiện của chúng được tăng cường bởi interferon, một loại cytokine quan trọng trong phản ứng miễn dịch chống virus.

Cấu trúc và phân loại

IFITM ở người bao gồm 5 thành viên: IFITM1, IFITM2, IFITM3, IFITM5 và IFITM10. Trong đó, IFITM1, IFITM2 và IFITM3 được nghiên cứu nhiều nhất và có vai trò rõ ràng trong việc ức chế sự xâm nhập của virus. Chúng là các protein nhỏ, có cấu trúc xuyên màng với hai miền xuyên màng, một vòng ngoài tế bào ngắn và một đầu tận cùng trong tế bào chất (intracellular C-terminus). Cấu trúc này cho phép chúng tương tác với màng tế bào và ảnh hưởng đến quá trình xâm nhập của virus. Một số nghiên cứu cũng chỉ ra sự khác biệt nhỏ trong cấu trúc giữa các IFITM, điều này có thể liên quan đến sự khác biệt về vị trí trong tế bào và khả năng ức chế các loại virus khác nhau của chúng.

Cơ chế hoạt động

Mặc dù cơ chế chính xác vẫn đang được nghiên cứu, IFITM được cho là ức chế sự xâm nhập của virus bằng cách thay đổi tính chất của màng tế bào. Một số cơ chế được đề xuất bao gồm:

Ức chế sự dung hợp màng (membrane fusion): IFITM có thể ngăn chặn sự dung hợp giữa màng virus và màng tế bào, ngăn virus xâm nhập vào tế bào. Cụ thể hơn, chúng có thể tương tác với các protein tham gia vào quá trình dung hợp màng, làm thay đổi cấu trúc hoặc hoạt động của chúng.
Thay đổi độ cong của màng: IFITM có thể làm thay đổi độ cong của màng tế bào, gây khó khăn cho virus trong việc hình thành các cấu trúc cần thiết cho sự xâm nhập, chẳng hạn như các lỗ hổng nhỏ để virus chui qua.
Thay đổi độ pH của endosome: IFITM có thể ảnh hưởng đến quá trình axit hóa endosome, một bước quan trọng trong quá trình xâm nhập của nhiều loại virus. Bằng cách làm thay đổi độ pH, IFITM có thể làm gián đoạn quá trình “thoát” của virus ra khỏi endosome để vào tế bào chất.
Ức chế sự hình thành hemifusion stalk: IFITM được cho là có thể can thiệp vào giai đoạn hemifusion stalk (giai đoạn trung gian trong dung hợp màng, nơi hai lớp lipid bên ngoài của hai màng tiếp xúc với nhau), ngăn cản sự hoàn thành quá trình dung hợp.

Vai trò trong miễn dịch

IFITM có vai trò quan trọng trong việc bảo vệ cơ thể chống lại nhiều loại virus, bao gồm virus cúm, virus West Nile, virus Dengue, HIV và SARS-CoV-2. Sự biểu hiện của IFITM được tăng cường bởi interferon, giúp tăng cường khả năng chống virus của tế bào. Nói cách khác, interferon “kích hoạt” các gen IFITM, làm tăng sản xuất các protein này để bảo vệ tế bào.

Ý nghĩa lâm sàng

Các biến thể di truyền trong gen *IFITM3* đã được liên kết với tăng nguy cơ nhiễm trùng nặng do virus cúm, đặc biệt là cúm A(H1N1). Nghiên cứu về IFITM đang được tiến hành để tìm ra các phương pháp điều trị mới chống lại các bệnh nhiễm trùng do virus. Việc hiểu rõ hơn về cơ chế hoạt động của IFITM có thể dẫn đến việc phát triển các loại thuốc mới nhắm mục tiêu vào các protein này để tăng cường phản ứng miễn dịch chống virus. Ví dụ, các nhà khoa học có thể phát triển các loại thuốc bắt chước hoạt động của IFITM hoặc tăng cường biểu hiện của chúng.
Tóm lại, IFITM là một họ protein quan trọng trong hệ thống miễn dịch bẩm sinh, đóng vai trò chủ chốt trong việc chống lại sự xâm nhập của virus. Nghiên cứu về IFITM hứa hẹn sẽ mang lại những tiến bộ trong việc phòng ngừa và điều trị các bệnh nhiễm trùng do virus.

Các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của IFITM

Hoạt động của IFITM có thể bị ảnh hưởng bởi nhiều yếu tố, bao gồm:

S-palmitoylation: Quá trình S-palmitoylation, việc gắn thêm các gốc axit béo palmitic vào protein, là cần thiết cho hoạt động kháng virus của IFITM. Quá trình này ảnh hưởng đến vị trí của IFITM trên màng tế bào và khả năng tương tác với các protein khác. Nó giúp IFITM “neo” vào màng tế bào và định vị tại các vị trí thích hợp.
Ubiquitination: Ubiquitination, việc gắn ubiquitin vào protein, có thể điều chỉnh sự phân giải và hoạt động của IFITM. Quá trình này có thể đánh dấu IFITM để phân hủy hoặc thay đổi chức năng của nó.
Cholesterol: Mức độ cholesterol trong màng tế bào cũng ảnh hưởng đến hoạt động của IFITM. Cholesterol được cho là cần thiết cho sự tập trung của IFITM tại các vị trí xâm nhập của virus, tạo thành các “vùng tập trung” IFITM.
pH: Độ pH của môi trường nội bào cũng có thể ảnh hưởng đến hoạt động của IFITM, đặc biệt là trong các endosome.

IFITM và bệnh tật

Ngoài vai trò chống virus, IFITM còn được cho là có liên quan đến một số bệnh khác, bao gồm:

Ung thư: IFITM có thể đóng vai trò trong sự phát triển và di căn của một số loại ung thư. Một số nghiên cứu cho thấy biểu hiện IFITM tăng cao ở một số loại ung thư, trong khi một số nghiên cứu khác lại cho thấy IFITM có thể ức chế sự phát triển của khối u.
Bệnh tự miễn: Biểu hiện của IFITM có thể bị thay đổi trong một số bệnh tự miễn. Cơ chế chính xác của mối liên quan này vẫn đang được nghiên cứu.
Bệnh xương thủy tinh (Osteogenesis imperfecta): IFITM5 có liên quan đến bệnh xương thuỷ tinh, một bệnh di truyền gây ra các vấn đề về xương.

Hướng nghiên cứu trong tương lai

Nghiên cứu về IFITM đang tiếp tục tập trung vào việc làm sáng tỏ cơ chế hoạt động chính xác của chúng, xác định các yếu tố ảnh hưởng đến hoạt động của chúng và khám phá tiềm năng của IFITM như mục tiêu điều trị cho các bệnh nhiễm trùng do virus và các bệnh khác. Một số hướng nghiên cứu tiềm năng bao gồm:

Phát triển các thuốc nhắm mục tiêu IFITM để tăng cường phản ứng miễn dịch chống virus, ví dụ như các chất chủ vận (agonist) IFITM.
Nghiên cứu vai trò của IFITM trong các bệnh khác ngoài nhiễm trùng virus, chẳng hạn như ung thư và các bệnh tự miễn.
Xác định các dấu ấn sinh học dựa trên IFITM để dự đoán kết quả nhiễm trùng virus và đáp ứng với điều trị.
Tìm hiểu cơ chế điều hòa biểu hiện của IFITM ở cấp độ gen và protein.