AKT信号通路调控SARS-CoV-2复制的机制研究

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SARS-Co V-2的传播引发世界范围内的新冠肺炎大流行,严重危害全球的公共卫生安全。随着病毒在自然界的快速传播,也不断发生病毒变异,目前在世界上已发现数千种变异毒株,共感染超4.6亿人。尽管有疫苗免疫作为主要的预防手段,但仍不能有效的阻碍新冠肺炎的大流行,而已有的药物使用尚不能达到令人满意的效果。因此,进一步明确SARS-Co V-2在体内外感染复制的分子机制,对于发掘更加有效的治疗靶点与治疗策略具有十分重要的意义。目前关于新型冠状病毒感染复制机制的研究,主要是在Vero-E6细胞和其他人源癌细胞(包括A549、Calu-3、Huh7等)中开展,而人源支气管上皮细胞作为SARS-Co V-2早期感染的重要靶器官细胞,利用该类细胞开展SARS-Co V-2致病机理与分子机制的研究较少。因此,使用病毒感染早期的靶细胞进行SARS-Co V-2的致病机制的研究是十分有必要的。本论文将深入探讨SARS-Co V-2在Beas-2B细胞中的感染复制特点和参与调控的分子机制:(1)SARS-Co V-2在Beas-2B细胞中进行有限但持续的复制通过TCID50和病毒载量检测病毒感染Beas-2B和Vero-E6细胞多时间点的病毒复制情况。结果表明,SARS-Co V-2在Beas-2B细胞中的感染能够进行有效持续的复制和释放,但SARS-Co V-2在Beas-2B细胞中复制动力低于Vero-E6细胞,且SARS-Co V-2的感染不引起Beas-2B的细胞病变;同时发现在病毒感染后,SARS-Co V-2吸附在Beas-2B细胞和Vero-E6细胞的病毒粒子量相近,Beas-2B细胞对SARS-Co V-2具有易感性。(2)病毒在Beas-2B中复制能力不强与ACE2和干扰素的表达无关使用构建的外源ACE2表达载体转染Beas-2B后,用0.1 MOI的SARS-Co V-2感染Beas-2B细胞,通过病毒载量检测1 h细胞样品,发现转入外源ACE2不能改变病毒入侵的能力;通过TCID50和病毒载量检测48 h的上清样品,发现转入外源ACE2不能改变病毒复制的能力。使用q PCR技术检测SARS-Co V-2感染Beas-2B前后多时间点的样品,发现病毒感染抑制Beas-2B中的干扰素相关基因的表达。上述结果表明,病毒在Beas-2B中复制能力不强与ACE2和干扰素表达无关。(3)病毒通过激活AKT诱导下游m TOR、GSK3通路激活促进病毒复制使用WB检测SARS-Co V-2感染Beas-2B前后多时间点的样品,发现SARS-Co V-2诱导Beas-2B中的AKT激酶及其下游m TOR、GSK3β的激活。使用m TOR抑制剂雷帕霉素作用于Beas-2B细胞,能够降低SARS-Co V-2的复制合成,与此同时,使用si RNA技术干扰GSK3的表达也能够在一定程度降低SARS-Co V-2的复制合成。结果表明,病毒通过激活AKT诱导下游m TOR、GSK3激活促进病毒复制。(4)AKT激酶抑制剂有效抑制SARS-Co V-2复制与炎症因子释放使用AKT激酶抑制剂MK-2206作用于Beas-2B细胞,TCID50和病毒载量检测结果表明,MK-2206能够抑制不同SARS-Co V-2毒株的复制,抗病毒效果优于瑞德西韦;同时q PCR结果表明,在使用MK-2206后,能明显降低因病毒感染引起的IL-12β和TNF-α炎症因子产生。结果表明,MK-2206能够有效抑制SARS-Co V-2复制与相关炎症因子释放。综上所述,本研究率先发现SARS-Co V-2感染Beas-2B细胞激活p-AKT/m TOR/GSK3β,引起蛋白质合成变化和细胞糖代谢变化从而保证病毒在宿主内的有效复制。发现了不同靶细胞对药物的敏感性不一,MK-2206能够有效抑制SARS-Co V-2在Beas-2B内的复制,认为SARS-Co V-2可能通过不同的信号通路在不同的宿主细胞中进行病毒复制,从而导致病毒产生耐药性,抑制AKT激酶活性,与瑞德西韦联合治疗COVID-19可能具有治疗优势。为抗病毒靶点和抗病毒药物提供理论依据。
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