非洲猪瘟病毒E120R抑制cGAS-STING介导的IFN-β和NF-κB信号通路
中国农业科学院北京畜牧兽医研究所,兽医公共卫生安全与管理科技创新团队完成。第一作者为中国农业科学院北京畜牧兽医研究所博士崔帅和王洋,通讯作者为朱鸿飞研究员、贾红研究员和郭晓宇副研究员。
导 读
非洲猪瘟(ASF)是由非洲猪瘟病毒(ASFV)引起的一种急性、热性、高度接触性传染病,给全球养猪业造成毁灭性打击。该病毒是目前已知的唯一虫媒DNA病毒,基因组长度约170~190 kb,编码151~167个ORFs。由于病毒基因组庞大且复杂,许多病毒蛋白功能未知,发病机制和免疫逃避机制也尚不明确,兽医临床暂无安全、有效的疫苗及特效药物可用于该病的防控。为探究病毒蛋白在免疫逃逸方面发挥的作用,本团队前期已经开展了大量系统性研究,先后证明了DP96R、MGF360-12L、MGF360-14L、M1249L等基因在ASFV免疫逃逸方面的调控作用。
ASFV的E120R为一种衣壳蛋白,又称为p14.5,是一种晚期蛋白,是ASFV的关键毒力因子,可与p72衣壳蛋白相互作用,对ASFV的转运非常重要。E120R可在翻译后进行N端乙酰化修饰,且E120R可通过干扰IRF3对TBK1的招募,从而抑制IFN-β的产生,进而逃避宿主免疫应答,但是否有其他途径参与调节宿主的免疫反应还未知。
近年来,抵御病原体感染中发挥出强大功能的一种细胞质内DNA感受器--环磷酸鸟苷-腺苷一磷酸合成酶(cGAS)引起广泛关注,cGAS可识别病原体DNA,催化第二信使的生成,激活干扰素基因刺激因子(STING),从而诱导抗病毒反应。鉴于此,本研究拟以非洲猪瘟病毒E120R为研究对象,探讨E120R与宿主的相互作用及调节免疫的机制,为非洲猪瘟疫苗靶基因筛选提供依据与参考。
本研究首先采用荧光素酶实验及WB检测,结果显示,异位表达的ASFV E120R蛋白可抑制cGAS-STING介导的IFN-β和NF-κB启动子活性(p<0.01),荧光定量PCR检测结果显示其可降低IFN-β、及干扰素刺激基因ISG54和ISG56的转录(p<0.01),从而调节先天性抗病毒反应。随后,研究发现ASFV的E120R蛋白可通过靶向IRF3及其下游,抑制IFN-β信号通路;而靶向p65来抑制TBK1、IKKβ、and p65介导的NF-κB的活化(p<0.01)。进一步研究显示,ASFV的E120R蛋白可通过抑制STING、TBK1及IRF3的磷酸化(p<0.01),而p65磷酸化未受影响(p>0.05),表明ASFV E120R蛋白可以通过抑制cGAS‐STING信号通路的关键点(如STING、IRF3和TBK1)的磷酸化来抑制IFN-β信号通路。NF-κB信号通路的活化需要p65 和 p50进行核移位,ASFV的E120R蛋白可通过抑制p50和p65的核转移从而对NF-κB信号通路产生负调控,从而抑制NF-κB信号通路。最后,将ASFV E120R蛋白进行截短表达,结果显示该蛋白C-末端第61~80 aa发挥作用,抑制NF‐κB启动子活性和下调cGAS和STING诱导的IFN‐ β- luc启动子活性,表明ASFV E120R蛋白C-末端第61~80 aa为发挥免疫逃避效应的主要作用区域。
结 论
ASFV庞大而复杂的基因组、功能未知的蛋白及尚不明确的发病机制和免疫逃避机制为疫苗及药物的研发带来巨大的困难。在本研究中,我们初步阐明了ASFV E120R抑制宿主先天免疫应答的新机制,为ASFV基因缺失活疫苗的研发提供新的靶点,为预防ASFV提供理论基础。
African swine fever virus E120R inhibited cGAS‐STING‐mediated IFN‐β and NF‐κB pathways
AROH
团队介绍
朱鸿飞,本文通讯作者,研究员,博士生导师,中国农业科学院北京畜牧兽医研究所兽医公共卫生安全与管理团队首席科学家。
现兼任“十三五”国家重点研发计划“非洲猪瘟等外来动物疫病防控科技支撑”应急项目联合攻关组组长,“十三五”国家重点研发计划《畜禽重大疫病防控与高效安全养殖综合技术研发》重点专项战略咨询和指南编写专家,农业部第九届科技委员会委员,国家科学技术奖励办公室终审评审专家,“十四五”国家研发计划“非洲猪瘟基因缺失疫苗研发”项目主持人、“十三五”国家研发计划“非洲猪瘟等外来动物疫病防控科技支撑”应急项目主持人,“十二五”国家863计划现代农业技术领域“动物疫病分子诊断技术研究与产品创制”主题项目首席科学家,“十一五”国家科技支撑计划重大项目“地震灾后畜禽养殖及疫病防控技术研究”主持人,中、英农业科技合作项目“非洲猪瘟的快速诊断和控制技术”主持人。主持完成的“羊棘球蚴病基因工程亚单位疫苗”获农业部一类新兽药注册证书(第1完成人),“鸡马立克氏病三价活疫苗”获农业部二类新兽药注册证书(第2完成人)。获得国家发明专利9项,实用新型专利10项,先后在国内外学术刊物上发表论文90余篇,其中SCI论文30余篇。
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https://onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/aro2.38