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传染性脾肾坏死病毒(ISKNV)是细胞肿大虹彩病毒属的代表种,是引起我国养殖鳜鱼大量死亡的传染性疾病的病原体。利用生物信息学对ISKNV全基因组进行分析,发现ORF103R含有一个SH2结构域,推测编码胞因子信号传导抑制蛋白(suppressor of cytokine signaling,SOCS)。由于该蛋白仅存在于细胞肿大虹彩病毒属中,故将其命名为病毒性细胞因子信号传导抑制蛋白(vSOCS),并推荐该基因为细胞肿大病毒的标志基因之一。vSOCS具有SOCS1的典型结构域,但C—端缺失SOCS box结构域。这是首次报道病毒基因组编码SOCS家族类似蛋白—vSOCS,也是继哺乳动物CIS,SOCS1~7,鱼类SOCS8,SOCS9后发现的第十一个SOCS蛋白家族新成员。通过邻接法(Neighbor—Joining method)构建系统进化树,发现vSOCS与鱼类SOCS1基因在进化上相距最近,并且与脊椎动物SOCS1蛋白构成一个大的蛋白亚家族。因此,推测vSOCS在进化上可能与鱼类SOCS1基因来源于一个共同的祖先基因。
利用双荧光素酶报告基因系统,证实了vSOCS具有完全封闭IFN—α/γ诱导的ISRE/GAS—启动子的活化,该抑制效果与vSOCS表达质粒转染量存在剂量依赖关系。进一步通过免疫共沉淀方法分析,发现vSOCS在细胞内的靶向信号分子为JAK(janus kinase)蛋白激酶,体外实验表明vSOCS能抑制其激酶活性。在此基础上,通过Western blot检测,发现vSOCS削弱了干扰素诱导的STAT1(signal transducer and activator of transcription1)和STAT3蛋白的磷酸化水平。TransAMTM STAT转录因子活性分析和凝胶阻滞(electrophoretic mobility shiftassay,EMSA)实验进一步验证了vSOCS能抑制STAT转录因子的转录活性,从而揭示vSOCS具有抑制干扰素诱导的JAK—STAT信号通路的生物学功能。为探讨vSOCS的活性功能位点,11个vSOCS单核苷酸突变体被构建。双荧光素酶实验结果表明,与哺乳动物SOCS1的F59D和R105K突变体相似,vSOCS的F18D和R64K突变体能明显降低其对JAK—STAT信号通路的抑制作用。并且两个未报道的突变体(S66A和S85A)亦能明显降低对IFN—α/γ诱导的ISRE/GAS—启动子活性的抑制效果。间接免疫荧光法分析则首次揭示在HepG2细胞内vSOCS与窖蛋白(caveolin-1)共定位。对氯化铯梯度密度离心分离的细胞器进行western blot分析,发现vSOCS存在于含有胞膜窖(caveolae)细胞器的组分中。由于caveolae细胞器上富集了大量信号分子,因此推测vSOCS对JAK—STAT信号通路的影响可能是vSOCS与多种细胞因子信号通路相互作用的结果。
为进一步研究vSOCS基因在ISKNV感染中的地位和作用,我们利用自制的vSOCS兔源多克隆抗体(anti—MBP—vSOCS)对ISKVN进行蛋白质组分析,结果显示vSOCS是ISKNV的组成蛋白之一。进一步,利用基因工程原理成功地构建了缺失vSOCS基因的重组ISKNV病毒(△m—vSOCS)以分析vSOCS对整个病毒粒子感染活性的贡献,这也是首次在细胞肿大病毒中成功建立重组缺失病毒。首先利用poly(I:C)刺激鳜仔鱼细胞(MFF-1 cell),通过实时定量PCR(real—time quatitative PCR)方法检测IFN下游激活基因的表达变化,建立了以Mx、IRF-1和SOCS1基因为靶基因的鳜JAK—STAT检测指标。在上述研究基础上,分别用ISKNV和△m—ySOCS病毒感染MFF-1细胞,发现感染△m—vSOCS病毒株的MFF-1细胞,其JAK—STAT信号通路的活化程度明显高于ISKNV感染细胞,这一结果反向论证了vSOCS在鳜鱼中具有抑制JAK—STAT信号通路的功能。通过鳜鱼活体感染实验,发现ISKNV感染鳜鱼的死亡率为100%,而相同感染滴度的△m—vSOCS病毒株感染鳜鱼的死亡率仅为20%,该结果揭示vSOCS是ISKNV的重要毒力因子之一。而△m—vSOCS病毒株有望成为抗ISKNV的重组基因缺失减毒活疫苗候选疫苗。本研究突破了传统水产虹彩病毒疫苗的研究思路,为水产虹彩病毒基因工程“活疫苗”的研制提供了理论基础。