禽流感病毒PB2蛋白与鸭MAVS蛋白相互作用的分子机制

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禽流感病毒(Avian influenza virus,AIVs)是引起鸟类和人等哺乳动物感染或致病的一种病原体,其严重危害家禽业,并严重威胁人类健康。禽流感病毒根据其对鸡的致病性分为低致病性禽流感病毒(Low pathogenic avian influenza viruses,LPAIVs)和高致病性禽流感病毒(Highly pathogenic avian influenza viruses,HPAIVs)。2015年1月至2018年12月,我国共暴发11起高致病性H5N1亚型禽流感疫情。可见,H5N1亚型禽流感仍然是我国重要的烈性家禽传染病。目前,家禽天然免疫的研究仍处于早期阶段,禽流感病毒与家禽天然免疫系统互作的机制仍不清楚。本文拟研究鸭线粒体抗病毒蛋白(MAVS)影响H5N1亚型禽流感病毒复制的分子作用机制。为鉴定鸭MAVS基因并预测其结构域,首先利用RT-PCR的方法从DEF细胞中扩增出鸭MAVS基因。结果分析发现,鸭MAVS基因的CDS全长1860 bp,编码619个氨基酸。鸭MAVS蛋白与人等哺乳动物的MAVS蛋白同源性仅为10%~18%。结构域预测发现,鸭MAVS蛋白与人MAVS蛋白的结构域相似,其包含:N端的CARD结构域、中间富含脯氨酸结构域(Proline-rich region,PRR)和C端的跨膜结构域(Transmembrane,TM)。为验证鸭MAVS的功能,在DEF细胞中过表达鸭MAVS基因及其各结构域的基因片段。结果分析发现,鸭MAVS基因可使其下游基因TRAF3、IRF-7、IFN-β和炎症细胞因子IL-6的m RNA表达量明显上调。荧光素酶报告基因分析发现,鸭MAVS基因能显著激活禽IFN-β和禽IRF-7启动子。进一步分析发现,鸭MAVS蛋白的1-92和1-175位氨基酸区域是促进其下游各免疫基因表达和激活禽IFN-β和禽IRF-7启动子的关键区域。因此,鸭MAVS可激活鸭RLRs信号通路中TRAF3-IRF-7-IFN-β信号途径。为研究禽流感病毒PB2蛋白与鸭MAVS蛋白相互作用的分子机制,首先在DEF细胞中过表达H5N1亚型禽流感病毒PB2(DK212PB2)和鸭MAVS基因。结果分析发现,禽流感病毒PB2蛋白能显著抑制鸭MAVS、TRAF3、IRF-7、IFN-β和IL-6 m RNA的表达。荧光素酶报告基因分析发现,DK212PB2蛋白能显著抑制IFN-β和IRF-7启动子活性。Co-IP分析发现,DK212PB2蛋白能与鸭MAVS蛋白直接相互作用,且鸭MAVS蛋白的1-175位氨基酸区域是与禽流感病毒PB2蛋白相互作用的关键区域。进一步分析发现,DK212PB2蛋白的1-177和535-759位氨基酸区域是抑制鸭MAVS及其下游基因TRAF3、IRF-7、IFN-β、IL-6的m RNA表达以及抑制禽IFN-β/IRF-7启动子活性的关键区域。Co-IP分析也发现,禽流感病毒DK212PB2蛋白的PB1结合区(1-177位氨基酸区域)和核定位区(535-759位氨基酸区域)能直接与鸭MAVS蛋白相互作用,而DK212PB2的帽子结合区(318-483位氨基酸区域)不能与鸭MAVS直接互作,但DK212PB2蛋白的PB1结合区(1-177位氨基酸区域)、帽子结合区(318-483位氨基酸区域)和核定位区(535-759位氨基酸区域)均能与鼠MAVS蛋白直接相互作用。因此,H5N1亚型禽流感病毒PB2蛋白能直接与鸭MAVS和鼠MAVS互作,但是DK212PB2蛋白与鸭MAVS和鼠MAVS的相互作用区域存在差异。综上所述,鸭MAVS蛋白是鸭RLRs信号通路中的关键接头蛋白,鸭MAVS的1-175位氨基酸区域是其发挥功能的关键区域。H5N1亚型禽流感病毒PB2蛋白能与鸭MAVS蛋白直接相互作用,抑制鸭MAVS介导的抗病毒天然免疫信号通路,并且DK212PB2蛋白的PB1结合区和核定位区是其相互作用的关键区域。因此,H5N1亚型禽流感病毒PB2蛋白能与鸭MAVS蛋白直接互作,进而调控鸭RLRs信号通路中鸭MAVS介导的抗病毒天然免疫反应。此外,禽流感病毒DK212PB2蛋白的PB1结合区、帽子结合区和核定位区均能与鼠MAVS蛋白直接相互作用,这表明鸭和小鼠的MAVS蛋白与H5N1亚型禽流感病毒PB2蛋白的相互作用机制存在差异。这有助于我们深入了解禽流感病毒调控宿主MAVS介导的抗病毒天然免疫的分子机理。
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