非洲豬瘟病毒E120R抑制cGAS-STING介導的IFN-β和NF-κB信號通路
中國農業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫研究所,獸醫公共衛生安全與管理科技創(chuàng )新團隊完成。第一作者為中國農業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫研究所博士崔帥和王洋,通訊作者為朱鴻飛研究員、賈紅研究員和郭曉宇副研究員。
導 讀
非洲豬瘟(ASF)是由非洲豬瘟病毒(ASFV)引起的一種急性、熱性、高度接觸性傳染病,給全球養豬業(yè)造成毀滅性打擊。該病毒是目前已知的唯一蟲(chóng)媒DNA病毒,基因組長(cháng)度約170~190 kb,編碼151~167個(gè)ORFs。由于病毒基因組龐大且復雜,許多病毒蛋白功能未知,發(fā)病機制和免疫逃避機制也尚不明確,獸醫臨床暫無(wú)安全、有效的疫苗及特效藥物可用于該病的防控。為探究病毒蛋白在免疫逃逸方面發(fā)揮的作用,本團隊前期已經(jīng)開(kāi)展了大量系統性研究,先后證明了DP96R、MGF360-12L、MGF360-14L、M1249L等基因在A(yíng)SFV免疫逃逸方面的調控作用。
ASFV的E120R為一種衣殼蛋白,又稱(chēng)為p14.5,是一種晚期蛋白,是ASFV的關(guān)鍵毒力因子,可與p72衣殼蛋白相互作用,對ASFV的轉運非常重要。E120R可在翻譯后進(jìn)行N端乙;揎,且E120R可通過(guò)干擾IRF3對TBK1的招募,從而抑制IFN-β的產(chǎn)生,進(jìn)而逃避宿主免疫應答,但是否有其他途徑參與調節宿主的免疫反應還未知。
近年來(lái),抵御病原體感染中發(fā)揮出強大功能的一種細胞質(zhì)內DNA感受器--環(huán)磷酸鳥(niǎo)苷-腺苷一磷酸合成酶(cGAS)引起廣泛關(guān)注,cGAS可識別病原體DNA,催化第二信使的生成,激活干擾素基因刺激因子(STING),從而誘導抗病毒反應。鑒于此,本研究擬以非洲豬瘟病毒E120R為研究對象,探討E120R與宿主的相互作用及調節免疫的機制,為非洲豬瘟疫苗靶基因篩選提供依據與參考。
本研究首先采用熒光素酶實(shí)驗及WB檢測,結果顯示,異位表達的ASFV E120R蛋白可抑制cGAS-STING介導的IFN-β和NF-κB啟動(dòng)子活性(p<0.01),熒光定量PCR檢測結果顯示其可降低IFN-β、及干擾素刺激基因ISG54和ISG56的轉錄(p<0.01),從而調節先天性抗病毒反應。隨后,研究發(fā)現ASFV的E120R蛋白可通過(guò)靶向IRF3及其下游,抑制IFN-β信號通路;而靶向p65來(lái)抑制TBK1、IKKβ、and p65介導的NF-κB的活化(p<0.01)。進(jìn)一步研究顯示,ASFV的E120R蛋白可通過(guò)抑制STING、TBK1及IRF3的磷酸化(p<0.01),而p65磷酸化未受影響(p>0.05),表明ASFV E120R蛋白可以通過(guò)抑制cGAS‐STING信號通路的關(guān)鍵點(diǎn)(如STING、IRF3和TBK1)的磷酸化來(lái)抑制IFN-β信號通路。NF-κB信號通路的活化需要p65 和 p50進(jìn)行核移位,ASFV的E120R蛋白可通過(guò)抑制p50和p65的核轉移從而對NF-κB信號通路產(chǎn)生負調控,從而抑制NF-κB信號通路。最后,將ASFV E120R蛋白進(jìn)行截短表達,結果顯示該蛋白C-末端第61~80 aa發(fā)揮作用,抑制NF‐κB啟動(dòng)子活性和下調cGAS和STING誘導的IFN‐ β- luc啟動(dòng)子活性,表明ASFV E120R蛋白C-末端第61~80 aa為發(fā)揮免疫逃避效應的主要作用區域。
結 論
ASFV龐大而復雜的基因組、功能未知的蛋白及尚不明確的發(fā)病機制和免疫逃避機制為疫苗及藥物的研發(fā)帶來(lái)巨大的困難。在本研究中,我們初步闡明了ASFV E120R抑制宿主先天免疫應答的新機制,為ASFV基因缺失活疫苗的研發(fā)提供新的靶點(diǎn),為預防ASFV提供理論基礎。
African swine fever virus E120R inhibited cGAS‐STING‐mediated IFN‐β and NF‐κB pathways
AROH
團隊介紹
朱鴻飛,本文通訊作者,研究員,博士生導師,中國農業(yè)科學(xué)院北京畜牧獸醫研究所獸醫公共衛生安全與管理團隊首席科學(xué)家。
現兼任“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃“非洲豬瘟等外來(lái)動(dòng)物疫病防控科技支撐”應急項目聯(lián)合攻關(guān)組組長(cháng),“十三五”國家重點(diǎn)研發(fā)計劃《畜禽重大疫病防控與高效安全養殖綜合技術(shù)研發(fā)》重點(diǎn)專(zhuān)項戰略咨詢(xún)和指南編寫(xiě)專(zhuān)家,農業(yè)部第九屆科技委員會(huì )委員,國家科學(xué)技術(shù)獎勵辦公室終審評審專(zhuān)家,“十四五”國家研發(fā)計劃“非洲豬瘟基因缺失疫苗研發(fā)”項目主持人、“十三五”國家研發(fā)計劃“非洲豬瘟等外來(lái)動(dòng)物疫病防控科技支撐”應急項目主持人,“十二五”國家863計劃現代農業(yè)技術(shù)領(lǐng)域“動(dòng)物疫病分子診斷技術(shù)研究與產(chǎn)品創(chuàng )制”主題項目首席科學(xué)家,“十一五”國家科技支撐計劃重大項目“地震災后畜禽養殖及疫病防控技術(shù)研究”主持人,中、英農業(yè)科技合作項目“非洲豬瘟的快速診斷和控制技術(shù)”主持人。主持完成的“羊棘球蚴病基因工程亞單位疫苗”獲農業(yè)部一類(lèi)新獸藥注冊證書(shū)(第1完成人),“雞馬立克氏病三價(jià)活疫苗”獲農業(yè)部二類(lèi)新獸藥注冊證書(shū)(第2完成人)。獲得國家發(fā)明專(zhuān)利9項,實(shí)用新型專(zhuān)利10項,先后在國內外學(xué)術(shù)刊物上發(fā)表論文90余篇,其中SCI論文30余篇。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aro2.38