猪繁殖与呼吸综合征病毒调控细胞因子信号转导抑制因子-1和-3的分子机制研究

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猪繁殖与呼吸综合征(Porcine reproductive and respiratory syndrome,PRRS)是世界流行的猪病毒性传染病,其病原体PRRS病毒(PRRSV)自1987年出现以来对养猪业造成了巨大的经济损失。2006年我国爆发了由高致病性PRRS病毒(PRRSV)(Highly pathogenic PRRSV,HP-PRRSV)引发的PRRS,对我国养猪业产生了巨大危害。PRRSV感染引起免疫抑制,导致持续性感染,是造成PPRSV的防控和净化困难的重要原因之一。细胞因子信号转导抑制因子(Suppressors of cytokine signaling,SOCS)家族蛋白作为免疫负调控因子,有报道表明可以被病毒利用从而抑制宿主抗病毒免疫反应,从而导致病毒的持续性感染。而SOCS在PRRSV感染过程中的作用还鲜有报道。我们发现在SOCS家族八个成员中,PRRSV显著上调SOCS1和SOCS3基因表达。因此,为进一步明确PRRSV致病机制,本论文对PRRSV调控SOCS1和SOCS3的表达机制以及其对病毒复制的影响进行了研究。
  1.本研究用PRRSV感染猪肺泡巨噬细胞(Porcine pulmonary alveolar macrophages,PAMs)、Marc145细胞以及稳定表达CD163蛋白的永生化PAM细胞系(CRL2843-CD163),通过荧光定量PCR、蛋白印迹和酶联免疫吸附试验,发现细胞中SOCS1的mRNA和蛋白水平均显著升高。构建SOCS1启动子,通过双荧光素酶报告基因试验,对PRRSV蛋白进行筛选,发现N蛋白显著上调SOCS1表达,并且其NLS-2结构域是上调SOCS1表达的关键。利用特异性抑制剂阻断相关信号通路,结果表明,PRRSV通过激活p38/c-Fos和JNK/c-Jun信号通路来上调SOCS1的表达,而非经典的Ⅰ型干扰素通路,而N蛋白对SOCS1的诱导表达依赖于JNK/c-Jun信号通路。进一步研究发现,敲低SOCS1基因后,PRRSV抑制干扰素-β(interferons-β,IFN-β)表达的能力显著下降,且干扰素刺激基因ISG56mRNA和OAS1amRNA水平显著升高,同时,PRRSV复制水平明显减少;过表达SOCS1可抑制IFN-β转录活性从而阻断干扰素信号通路,并且过表达SOCS1能显著地促进PRRSV复制。
  2.PRRSV感染PAMs、Marc145细胞,通过荧光定量PCR、蛋白印迹和酶联免疫吸附试验,发现细胞中SOCS3的mRNA和蛋白水平显著升高。通过克隆SOCS3启动子和信号特异性抑制剂等研究,发现PRRSV通过激活p38/AP-1信号通路上调SOCS3表达。通过蛋白印迹试验检测细胞中信号转导和转录激活因子(Signal transducer and activator of transcription,STAT)的激活水平,结果表明,PRRSV感染的细胞中STAT1磷酸化水平显著增加,而STAT3非磷酸化水平被显著抑制。使用人抑瘤素M(Oncostatin M,OSM)作为STAT3激活剂,过表达SOCS3蛋白后,OSM激活的STAT3磷酸化水平显著下降,且呈SOCS3剂量依赖性,而敲低细胞中SOCS3表达水平后,被PRRSV抑制的STAT3磷酸化水平恢复到原有水平。结合基因敲低、荧光定量PCR和TCID50等实验方法,分析SOCS3表达水平对PRRSV复制的影响。结果表明,在细胞中过表达SOCS3蛋白后,可使PRRSV复制水平显著增加,当敲低细胞中SOCS3表达水平后,PRRSV复制水平显著减少。
  综上所述,本研究发现了两个被PRRSV调控的免疫负调控因子SOCS1和SOCS3,揭示了PRRSV上调SOCS1和SOCS3表达的信号传递分子机制,以及SOCS1抑制宿主Ⅰ型干扰素信号和SOCS3抑制STAT3激活的部分机制,并证实了宿主细胞中SOCS1和SOCS3表达水平增加,有助于病毒复制。因此,本研究揭示了PRRSV逃逸宿主免疫的部分分子机制。
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