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先天免疫系统通过模式识别受体(Pattern recognition receptors,PRRs)识别感染病毒的核酸,这些受体通过不同的衔接蛋白将信号传递给IκB激酶(IκB kinases,IKKs),包括经典IKKα、IKKβ及其必需的调节亚基NEMO以及非经典TANK结合激酶-1(TBK1)和IKKi,用于激活转录因子NF-κB和IRF3/7信号传导途径,以诱导细胞因子、I型干扰素(IFN)和IFN刺激基因(ISGs)的产生,发挥细胞内抗病毒效应。泛素化是调节细胞内蛋白降解和功能修饰的一种关键途径,在调控IFN信号通路中发挥着重要的作用。猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus,PRRSV)感染引起猪呼吸困难、流产、死胎及严重的免疫抑制,严重威胁全球养猪业发展。PRRSV引起免疫抑制的主要原因是不能诱导足量的IFN的表达。通过分析PRRSV感染猪肺泡巨噬细胞(3D4/21)的转录组测序结果,发现E3泛素连接酶锚蛋白重复序列和SOCS蛋白8(Ankyrin repeat and SOCS box containing protein-8,ASB8)在PRRSV感染后显著上调,但对其功能的研究尚无报道。本研究旨在探究ASB8在PRRSV感染中的作用机制和对IFN通路的影响,挖掘ASB8的细胞内互作及修饰蛋白,明确其互作修饰细节,了解ASB8在PRRs通路中的调控作用,揭示PRRSV逃避宿主先天性抗病毒免疫的新机制。主要研究结果如下:
(1)ASB8参与多种病毒感染的先天性免疫应答:RNA病毒(PRRSV,SeV,PRV,EMCV)和DNA病毒(HSV和PCV2)感染后均上调了ASB8的表达。
(2)ASB8对IFN信号通路和PRRSV增殖的影响:荧光素酶报告基因系统检测发现ASB8能够剂量依赖性的抑制SeV诱导的IFNβ,ISRE和NF-κB启动子活性。荧光定量结果表明ASB8显著抑制poly(I:C)、SeV和VSV诱导的IFNβ及下游基因(CCL5和CXCL10)的转录,促使SeV和VSV病毒mRNA表达水平明显上调。此外,ASB8过表达促进PRRSV的增殖,ASB8干扰后可以抑制PRRSV的增殖。免疫共沉淀(Co-IP)和免疫荧光实验证实了ASB8与PRRSV非结构蛋白Nsp1α之间的互作关系。而且当ASB8和Nsp1α共转后,对IFNβ和NF-κB的抑制作用进一步增强。泛素化检测发现ASB8介导Nsp1αK63位的泛素化修饰,这种修饰作用是SOCS结构域依赖性的,而且ASB8能增强Nsp1α蛋白的稳定性。
(3)ASB8与激酶复合物的互作调控:在ASB8互作蛋白质谱分析中发现ASB8与IKKβ,热休克蛋白70和富含亮氨酸重复序列10B(LRRC10B)存在互作。Co-IP和免疫荧光实验进一步确认了ASB8能够与IKKβ的结合,同时发现ASB8也与NEMO存在互作。这种互作导致IKKβ发生K48位泛素化和蛋白酶体降解,从而抑制P65和IκBα的磷酸化和NF-κB的产生。此外,当ASB8与激酶复合物(IKKα/β/NEMO和TBK1/IKKi)共转染细胞时发现ASB8可以被激酶IKKβ,TBK1和IKKi磷酸化。质谱分析和ASB8磷酸化突变体转染实验表明,IKKβ催化ASB831位丝氨酸残基的磷酸化,且ASB8的磷酸化对于NF-κB的抑制作用是至关重要的。进一步的荧光素酶报告基因和Co-IP实验发现ASB8还与激酶TBK1和IKKi存在互作,并催化TBK1和IKKi激酶发生K48位泛素化修饰和降解,使IRF3磷酸化水平下降,进一步抑制IFNβ的产生。
(4)LRRC10B参与ASB8与激酶复合物的互作:RNA病毒(PRRSV,SeV,TGEV)感染能够诱导LRRC10B的表达,而且LRRC10B能显著抑制SeV和VSV感染细胞中NF-κB及IFNβ的产生。此外,LRRC10B参与了ASB8和激酶(IKKβ,TBK1和IKKi)之间的相互作用。
综上,我们的研究发现了PRRSV Nsp1α通过劫持宿主E3泛素连接酶ASB8,促进Nsp1αK63连接的泛素化并增强Nsp1α的稳定性,从而促进了PRRSV增殖。ASB8通过与激酶(IKKβ,TBK1和IKKi)互作并被激酶磷酸化,介导激酶的K48位泛素化降解从而抑制IFN信号通路。LRRC10B参与了ASB8与激酶间的互作及PRRs先天性免疫通路的调控。我们的发现丰富了PRRSV造成免疫抑制的理论认识,也为先天性抗病毒免疫提供了新机制。
(1)ASB8参与多种病毒感染的先天性免疫应答:RNA病毒(PRRSV,SeV,PRV,EMCV)和DNA病毒(HSV和PCV2)感染后均上调了ASB8的表达。
(2)ASB8对IFN信号通路和PRRSV增殖的影响:荧光素酶报告基因系统检测发现ASB8能够剂量依赖性的抑制SeV诱导的IFNβ,ISRE和NF-κB启动子活性。荧光定量结果表明ASB8显著抑制poly(I:C)、SeV和VSV诱导的IFNβ及下游基因(CCL5和CXCL10)的转录,促使SeV和VSV病毒mRNA表达水平明显上调。此外,ASB8过表达促进PRRSV的增殖,ASB8干扰后可以抑制PRRSV的增殖。免疫共沉淀(Co-IP)和免疫荧光实验证实了ASB8与PRRSV非结构蛋白Nsp1α之间的互作关系。而且当ASB8和Nsp1α共转后,对IFNβ和NF-κB的抑制作用进一步增强。泛素化检测发现ASB8介导Nsp1αK63位的泛素化修饰,这种修饰作用是SOCS结构域依赖性的,而且ASB8能增强Nsp1α蛋白的稳定性。
(3)ASB8与激酶复合物的互作调控:在ASB8互作蛋白质谱分析中发现ASB8与IKKβ,热休克蛋白70和富含亮氨酸重复序列10B(LRRC10B)存在互作。Co-IP和免疫荧光实验进一步确认了ASB8能够与IKKβ的结合,同时发现ASB8也与NEMO存在互作。这种互作导致IKKβ发生K48位泛素化和蛋白酶体降解,从而抑制P65和IκBα的磷酸化和NF-κB的产生。此外,当ASB8与激酶复合物(IKKα/β/NEMO和TBK1/IKKi)共转染细胞时发现ASB8可以被激酶IKKβ,TBK1和IKKi磷酸化。质谱分析和ASB8磷酸化突变体转染实验表明,IKKβ催化ASB831位丝氨酸残基的磷酸化,且ASB8的磷酸化对于NF-κB的抑制作用是至关重要的。进一步的荧光素酶报告基因和Co-IP实验发现ASB8还与激酶TBK1和IKKi存在互作,并催化TBK1和IKKi激酶发生K48位泛素化修饰和降解,使IRF3磷酸化水平下降,进一步抑制IFNβ的产生。
(4)LRRC10B参与ASB8与激酶复合物的互作:RNA病毒(PRRSV,SeV,TGEV)感染能够诱导LRRC10B的表达,而且LRRC10B能显著抑制SeV和VSV感染细胞中NF-κB及IFNβ的产生。此外,LRRC10B参与了ASB8和激酶(IKKβ,TBK1和IKKi)之间的相互作用。
综上,我们的研究发现了PRRSV Nsp1α通过劫持宿主E3泛素连接酶ASB8,促进Nsp1αK63连接的泛素化并增强Nsp1α的稳定性,从而促进了PRRSV增殖。ASB8通过与激酶(IKKβ,TBK1和IKKi)互作并被激酶磷酸化,介导激酶的K48位泛素化降解从而抑制IFN信号通路。LRRC10B参与了ASB8与激酶间的互作及PRRs先天性免疫通路的调控。我们的发现丰富了PRRSV造成免疫抑制的理论认识,也为先天性抗病毒免疫提供了新机制。