博尔纳病病毒通过MDM2-P53泛素化途径介导小鼠皮层神经元凋亡

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背景  博尔纳病病毒(Borna disease virus;BDV)是一种直径为80-100 nm;具有包膜的;嗜神经性的单股负链 RNA 病毒。现有的流行病学调查表明BDV能够感染包括人在内的几乎所有的温血动物;且其感染广泛;包括中国在内的全球多地均有报道发现。BDV主要感染与认知功能、情感、行为和长时长记忆相关的大脑边缘系统;可引起多种神经系统功能紊乱。目前研究认为BDV感染导致的这种行为和认知的改变可能是由于BDV诱导的神经元损失或功能性神经元损伤。然而;其潜在的机制尚未被明确阐明。随着人们对蛋白质翻译后修饰(Post-translational modifications;PTM)的不断深入研究;也愈发的了解到其对生命活动的重要调控作用。其中泛素-蛋白酶体途径(ubiquitin-proteasome pathway;UPP)作为一种高度保守的蛋白质翻译后修饰;广泛参与病毒感染发生;同时也参与多种神经疾病的发生;故从泛素化角度对BDV的致病机制进行探讨是非常有意义的;然而目前尚未有研究报道。  目的  观察不同BDV病毒株对神经元细胞凋亡的影响;结合泛素化芯片 鉴定感染组与正常组间的差异表达;进一步探讨BDV病毒株的潜在致病机制以及不同BDV病毒株之间致病机制的不同。  方法  培养正常和BDV感染的小鼠皮层神经元细胞;采用流式分析仪检测细胞凋亡状态;利用泛素化芯片鉴定泛素化相关基因的差异表达;使用RT-PCR技术验证部分差异基因;结合Western blotting技术验证部分差异蛋白及下游相关蛋白。  结果  1. 神经元凋亡结果显示感染组神经元细胞的凋亡率均显著高于对照组;同时感染HU-H1组的神经元细胞凋亡率显著高于Strain V组。  2. 利用泛素化基因芯片技术检测了84个相关基因;其中HU-H1 vs CON组差异基因31个;其中24个基因下调;7个基因上调;Strain V vs CON组差异基因22个;其中16个基因下调;6个基因上调;HU-H1 vs Strain V组差异基因31个;其中12个基因下调;19个基因上调。同时选择了10个感兴趣的基因(Cul9、Brca1、Mdm2、P53、Rnf148、Hecw2、Syvn1、Ube2z、Uba5、Uba6)进行RT-PCR验证;结果显示这10个基因在三组中均存在显著差异。  3. 利用 WB 检测了 MDM2、P53 、BCL2 和 BAX 蛋白在感染HU-H1/Strain V组与对照组中表达;结果表明;与对照组相比;在感染HU-H1的神经元中;MDM2、P53与BAX显著上调;BCL2显著下调;在感染Strain V的神经元中;MDM2、P53、BAX与BCL2均显著上调;而MDM2与P53蛋白在感染HU-H1或Strain V的OL细胞中与对照组相比并无差异。加入MDM2抑制剂-Nutlin-3 处理后的WB结果显示;与未加入抑制剂的神经元感染组相比;加入抑制剂的感染组中 MDM2均被显著下调;而P53被显著上调;同时凋亡相关蛋白BCL2被显著下调;BAX被显著上调。  结论  1.人来源或非人来源的BDV病毒株感染均可以诱导神经元细胞凋亡; 其中BDV菌株Hu-H1与Strain V相比;可以导致更多的凋亡。  2. BDV病毒株对于不同宿主细胞的凋亡调控机制不同。  3. BDV感染可以改变宿主泛素化途径;BDV病毒感染神经元引起的细胞凋亡可能通过MDM2-P53泛素化途径进行调节;为BDV的致病机制提供了一种新的解释。
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