非洲猪瘟病毒非结构蛋白A238L激活感染免疫TBK1-IRF3信号通路

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非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)是一种带囊膜的双股DNA病毒。非洲猪瘟(African swine fever,ASF)典型症状为高热、出血、厌食、腹泻、便秘和皮肤发绀等。最新报道表明,ASFV已发展为临床症状不明显的自然变异株,其致死率高,流行速度快,防控困难。ASFV基因组庞大,免疫逃避机制复杂,研究ASFV编码蛋白参与感染免疫的相关分子机制,将为疫苗开发奠定一定的理论基础,进而为生猪养殖业的发展提供安全有效的保护措施。宿主细胞的天然免疫系统在抵御病原微生物的入侵过程中发挥重要作用。cGAS识别胞质DNA,激活cGAS后结合至内质网上的STING。RIG-I则识别胞质中的RNA,RIG-I激活后结合至线粒体上的MAVS。cGAS-STING和RIG-I-MAVS信号通路激活后均促进TBK1和其下游的IRF3磷酸化,IRF3入核后诱导Ⅰ型干扰素(Interferon,IFN)的转录。DNA病毒模拟物poly(dA:dT)和RNA病毒模拟物poly(I:C)均可激活IRF3,诱导IFN表达。ASFV作为一个最大的DNA病毒编码许多非结构基因。DP148R、DP96R和K205R等非结构蛋白参与调控宿主细胞的抗病毒免疫反应。A238L是ASFV的一个非结构蛋白,该蛋白结合乙酰转移酶p300/CBP的氨基末端区域,抑制NF-κB介导的先天免疫反应。然而,A238L是否调控IRF3介导感染免疫尚未有研究报道。我们从GenBank数据库获得ASFV全基因组序列,设计A238L引物,以ASFV感染猪的脾脏组织中提取的DNA为模板,PCR扩增A238L全基因片段并克隆至pcDNA3.1-3×Flag真核细胞的表达载体。转染质粒DNA至三种不同的细胞系(L929,小鼠成纤维细胞;IPEC-DQ,猪肠上皮细胞;3D4/21,猪巨噬细胞)。结果显示,A238L在不同细胞均按照预测的蛋白分子量表达,证明真核表达质粒构建成功。我们首先研究了 A238L是否影响IRF3的激活。我们选用了上述三种细胞转染A238L质粒,免疫印迹试验(Westernblot,WB)分析TBK1和IRF3的磷酸化。WB结果显示,转染了 A238L基因的细胞中TBK1和IRF3磷酸化水平显著高于转染了空载体的对照细胞。转染了 A238L基因的细胞经poly(dA:dT)、poly(I:C),Ⅰ型单纯疱疹病毒(human simplex virus 1,HSV-1)和仙台病毒(Sendai virus,SeV)处理后,TBK1 和IRF3的磷酸化水平进一步增加。和前人的报道结果一致,A238L转染L929细胞后则抑制NF-κB信号通路中的关键蛋白IKK和p65亚单位的磷酸化水平,荧光素酶报告基因分析结果显示,A238L能够抑制NF-κB驱动的荧光素酶报告基因的表达。间接免疫荧光染色发现,A238L转染L929细胞后,细胞核中IRF3阳性细胞的数量显著增加。WB结果显示,转染A238L的细胞裂解液的胞核成份中的pIRF3 水平亦显著高于转染空载体的对照细胞中的pIRF3水平。荧光素酶报告基因分析结果显示,A238L能够激活IRF3驱动的荧光素酶报告基因的表达;A238L激活poly(dA:dT)、poly(I:C)、HSV-1和SeV诱导的IRF3的转录活性。同时,A238L也可激活IFN-β启动子活性;poly(dA:dT)和poly(I:C)能够显著增强A238L对IFN-β启动子的激活。荧光定量RT-PCR发现转染了 A238L质粒的L929细胞中IFN-β、干扰素刺激基因(ISG)和Mx1表达水平显著高于转染空载体的细胞中的表达水平,A238L亦进一步促进poly(dA:dT)或poly(I:C)诱导的IFN-β和ISG的表达水平。我们进一步研究了转染A238L质粒的L929细胞培养上清中的抗病毒活性。我们用A238L和poly(dA:dT)单独或共同转染L929细胞,取其上清,加入至仙台病毒(携带绿色荧光蛋白,GFP)感染的细胞,用流式细胞术分析病毒感染情况。结果显示,A238L转染细胞后其培养上清抑制仙台病毒复制的能力显著高于转染空载体转染的对照培养上清;poly(dA:dT)与A238L共处理能够进一步抑制仙台病毒复制。最后我们检测了 A238L对TBK1乙酰化蛋白水平的影响。结果显示,A238L通过下调TBK1乙酰化来增强TBK1-IRF3通路的激活并促进抗病毒免疫反应。综上所述,A238L通过促进TBK1和IRF3的磷酸化,诱导IFN-β以及ISG的产生,抑制病毒复制。和绝大多数病毒的非结构基因的功能相反,A238L能抑制NF-κB的活性,但却具有促进感染免疫的功能。
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