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猪繁殖与呼吸综合征(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome, PRRS)是一种由猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus, PRRSV)引起的,以妊娠母猪发生严重繁殖碍以及仔猪发生呼吸系统疾病为主要特征的病毒性传染病。已发表的体内体外实验数据表明,PRRSV感染能够引起宿主细胞凋亡。然而引起细胞凋亡的相关机制一直不清楚。首先通过筛选实验发现,PRRSV病毒非结构蛋白NSP4具有诱导细胞凋亡的能力。NSP4能够诱导多种类型细胞发生细胞凋亡,包括Marc-145细胞、Hela细胞、以及COS-1细胞等。对凋亡信号通路激活情况的检测发现,高致病HP-PRRSV感染肺泡巨噬细胞能够激活caspase-3、 caspase-8、caspase-9。利用z-IETD-FMK特异性抑制caspase-8活性,结果发现高致病HP-PRRSV感染引起的细胞凋亡被显著的抑制。因此,PRRSV感染激活了交叉型细胞凋亡信号通路。实验对NSP4引起细胞凋亡的信号通路做了相同检测,发现和PRRSV感染情况相同,NSP4能够激活caspase-3、caspase-8、caspase-9,并且存在交叉型凋亡信号通路。实验进一步研究了NSP4诱导细胞凋亡的机理。NSP4具有三个结构域,分别缺失NSP4的这三个结构域,构建缺失突变表达质粒。通过转染实验发现,任何一个结构域的缺失都会使NSP4丧失诱导凋亡能力。因此,NSP4氨基酸序列完整是NSP4诱导细胞凋亡的必要条件。NSP4是3C样丝氨酸蛋白酶,具有经典的催化三联体His39-Asp64-Ser118结构。分别将His39、Asp64、Ser118突变为Ala,构建点突变表达质粒。结果显示,His39、Asp64、Ser118任何一个氨基酸的突变都使NSP4失去3C样丝氨酸蛋白酶活性,同时这三种突变蛋白诱导细胞凋亡的能力显著低于NSP4。因此,NSP4诱导细胞凋亡依赖于3C样丝氨酸蛋白酶活性,并且His39、Asp64、Ser118对NSP4诱导细胞凋亡有重要作用。综上,我的课题研究表明NSP4能够诱导细胞凋亡,并且NSP4是PRRSV,感染引起宿主细胞凋亡的重要原因之一。3C样丝氨酸蛋白酶可以诱导细胞凋亡,这在动脉炎病毒科是第一次发现报道。