禽流感病毒调控鸡MAVS介导抗病毒天然免疫的研究

来源 :华南农业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:lenovo_king
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禽流感病毒(Avian influenza virus,AIV)可以引起家禽呼吸道及全身感染,而高致病性禽流感病毒(Highly pathogenic avian influenza virus,HPAIV)在感染家禽后更能引起神经症状和死亡,偶尔感染人也能引起临床症状与死亡。鸭、鹅等水禽作为流感病毒的天然宿主,感染流感病毒后通常不表现任何临床症状,然而来自水禽的病毒往往对陆禽尤其是对鸡表现高致病性。流感病毒致病性的主要影响因素是取决于宿主的免疫反应和病毒自身的复制情况。目前在人和小鼠等哺乳动物上有大量关于抗流感病毒天然免疫的研究,而关于禽流感病毒感染家禽后诱导宿主抗病毒天然免疫的研究却很少。鉴于此,本研究对禽流感病毒调控鸡MAVS蛋白介导抗病毒天然免疫反应的机理进行了初步的探索。
  为了研究AIVs感染家禽后所诱导的宿主免疫反应及其相关蛋白的表达,本研究应用 iTRAQ定量蛋白质组技术对感染禽流感病毒的鸡胚成纤维细胞(Chicken embryo fibroblasts,CEF)和鸭胚成纤维细胞(Duck embryo fibroblasts, DEF)样品进行蛋白组学研究,比较感染禽流感病毒后不同宿主中天然免疫相关蛋白的变化。生物信息学分析结果显示,鉴定出来的蛋白大多与细胞骨架、应激应答、抗氧化、能量代谢、大分子生物合成、泛素蛋白酶体途径调节、免疫应答和抗原的加工递呈、信号转导等有关。运用差异蛋白的统计学分析,发现禽流感病毒感染 CEF所鉴定出的蛋白数量多于感染 DEF所鉴定出的蛋白数量,但在CEF中表达量存在差异的蛋白数量少于 DEF,且不同感染时间所表达的总蛋白与差异蛋白数量也不相同。Patheway分析表明不同感染时间的代谢通路中上调蛋白的数量不同,而不同宿主的代谢通路中上调蛋白的数量也不相同。在CEF代谢通路中既能激活TLRs信号通路也能激活了MDA5/MAVS信号通路。
  为了鉴定鸡MAVS基因并预测其结构,首先利用RT-PCR技术从CEF细胞中克隆了鸡MAVS基因,结果显示,鸡MAVS基因的CDS全长为1926bp,编码641个氨基酸。序列分析结果表明,鸡MAVS蛋白与哺乳动物上的相应蛋白同源性较低。结构预测表明,鸡MAVS由三部分组成,包括N端的CARD结构域,中间富含脯氨酸结构域(Proline-rich region,PRR)和C端跨膜结构域(Transmembrane,TM),其结构与哺乳动MAVS有类似。组织分布结果表明,鸡MAVS在鸡的主要组织器官中均有表达,其中在气管、肝脏和脾脏中的表达量较高。
  本研究对鸡MAVS的结构和功能进行验证。在DF1细胞中过表达鸡MAVS基因结果表明,鸡MAVS基因可以使TRAF3、IFN-β和IL6的表达量上调,因此RLRs信号通路能够被鸡MAVS蛋白有效激活,并诱导IFN-β的表达。在DF1细胞中过表达鸡MAVS的CARD区域、1-191aa区域、1-525aa区域与TM区域,其结果表明鸡MAVS的1-525aa区域能够激活下游TRAF3蛋白和炎性细胞因子的表达,因此该区域是鸡MAVS发挥作用的关键区。
  为了研究禽流感病毒与宿主天然免疫信号通路相互作用的机制,在DF1细胞中分别将DK212病毒的NS1和PB2基因与鸡MAVS基因共同表达,其结果表明DK212病毒的NS1与PB2蛋白对鸡MAVS诱导的IFN-β产生起着抑制作用。CO-IP分析结果表明禽流感病毒的NS1蛋白不能通过与鸡MAVS直接作用来抑制RLRs信号通路,而PB2蛋白可以直接作用于MAVS蛋白来抑制RLRs信号通路。进一步研究表明PB2蛋白的帽子结合区与核定位区能抑制TRAF3与IFN-β的表达,因此这两个区域是PB2蛋白与鸡MAVS蛋白互做关键。
  综上所述,鸡MAVS基因在鸡抗病毒天然免疫反应中发挥了重要作用,1-525aa区域是其发挥作用的关键区域。禽流感病毒的NS1和PB2蛋白能够抑制鸡MAVS介导的抗病毒天然免疫信号通路,但PB2蛋白可以直接与鸡MAVS蛋白直接作用,且PB2蛋白的帽子结合区与核定位区是其相互作用的关键区域。
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