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猪繁殖与呼吸综合征是由猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine Reproductiveand Respiratory Syndrome Virus,PRRSV)引起的一种以母猪繁殖障碍和不同龄猪呼吸道疾病为特征的传染病,其病原PRRSV是有囊膜的单链正义RNA病毒。天然免疫反应是机体对抗病毒入侵的第一道防线,宿主最主要的天然免疫防御系统就是干扰素介导的信号转导抗病毒系统。而PRRSV感染宿主细胞后,宿主的天然免疫反应的激活受到限制,在感染部位只能引起微弱的I型干扰素反应,表明PPRSV已进化出某种抗干扰素的机制。最新研究显示,PRRSV是通过干扰RIG-I介导的信号通路抑制了干扰素的生成,但是病毒编码的哪个或哪些蛋白参与了此抑制过程,目前尚未有任何报道。对PRRSV抗干扰素的机制的研究,会为将来合理地有效地防控和治疗PRRS奠定必要的理论基础。
1.本论文首先通过荧光素酶报告基因实验,发现PRRSV的非结构蛋白Nsp2能抑制由仙台病毒或Poly(I:C)介导的IFN-β启动子的激活。用荧光实时定量PCR的方法进一步验证了Nsp2蛋白能有效抑制IFN-β的生成。进一步的研究发现,Nsp2蛋白能够抑制由IRF-3或NF-kB介导的干扰素生成,而且可以抑制由组成性激活体IRF-3/5D引起的IFN-β启动子的激活及由仙台病毒刺激的IRF-3的入核转运。
PRRSV Nsp2蛋白也能抑制由IRF-3上游的干扰素信号转导因子RIG-I,IPS-1,TBK-1或IKKε的过量表达引起的IFN-β启动子的激活,并且抑制效率随Nsp2蛋白的表达量增加而增强。此外,我们还发现Nsp2的中间区域和C-端的跨膜区(TM)与干扰素的抑制有关。
既然Nsp2蛋白能够抑制由IRF-3和NF-kB介导的干扰素生成,那它很可能干扰了RIG-I或IPS-1的功能,而且之前的报道显示PRRSV在IPS-1的水平阻断了干扰素的生成通路。我们进一步采用免疫荧光的方法,对PRRSV的Nsp2蛋白与IPS-1在细胞中进行定位分析,结果显示Nsp2蛋白定位于细胞质中,且Nsp2蛋白与IPS-1在细胞中存在部分共定位现象。
根据本部分研究结果推测,PRRSV Nsp2蛋白是一个抗干扰素的蛋白,它可能通过两条途径来抑制了干扰素的生成:一、通过直接抑制IRF-3的二聚体形成或入核转运阻断了IRF-3介导的IFN-β的生成;二、通过与IPS-1相互作用阻断了RIG-I/IPS-1介导的IFN-β的生成。
2.本论文还对PRRSV Nsp2蛋白对抑制宿主基因表达的影响做了一些初步研究工作。研究结果表明,当Nsp2蛋白与荧光素酶或GFP外源基因共转染时,Nsp2的表达抑制了外源基因的表达水平,并且Nsp2蛋白能抑制由丁酸钠引起的广谱性的转录增强效应。Nsp2 C-端的TM区可能是抑制宿主基因表达的功能域。
为了研究PRRSV Nsp2蛋白是否是在翻译水平上抑制了宿主基因的表达,利用免疫印迹的方法检测转染PRRSV不同基因或空载后细胞的翻译起始因子eIF-2α磷酸化的变化。结果发现,与转染了PRRSV其他基因或空载对照相比,转染了PRRSV Nsp2表达质粒的细胞eIF-2α磷酸化明显增强。
因此,本文推测,PRRSV的Nsp2蛋白在翻译水平上通过促使eIF-2α磷酸化抑制了宿主基因的整体表达水平,并且Nsp2 C-端的TM区可能是抑制宿主基因表达的主要功能域。总之,PRRSV除了直接从干扰素通路阻断干扰素的生成外,也可以通过整体上抑制宿主基因的表达来阻断干扰素的生成通路和信号通路,这也是病毒阻断干扰素抗病毒效应的另外一种策略。