《α疱疹病毒感染研究取得重要进展》

  • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者: hujm
  • 发布时间:2021-12-28
  • 近日,河南农业大学动物医学院褚贝贝教授团队在α疱疹病毒感染研究中取得重要进展,该研究发现USP14在感染早期与伪狂犬病毒 (pseudorabies virus, PRV) VP16蛋白结合后去泛素化VP16,确保病毒复制所需早期基因转录。抑制USP14能够促进ER stress引起的细胞自噬,进而通过SQSTM1/p62介导的选择性自噬途径降解。

    疱疹病毒是具有囊膜的双链DNA病毒,分为α疱疹病毒、β疱疹病毒和γ疱疹病毒三个亚科。α疱疹病毒包括能够感染人的单纯疱疹病毒1/2型 (Herpes simplex virus type 1/2,HSV-1/2)、水痘带状疱疹病毒 (Varicella-zoster virus,VZV) 以及感染动物的伪狂犬病病毒 (Pseudorabies virus,PRV)、鸭病毒性肠炎病毒 (Duck enteritis virus, DEV)。α疱疹病宿主范围广,具有独特的潜伏-再活化感染机制。全世界超过37亿50岁以下的人感染HSV-1,4.17亿17至49岁的人感染HSV-2。全世界范围内至今还没有有效的α疱疹病毒疫苗。

    泛素特异性蛋白酶 (Ubiquitin-specific proteases, USPs) 是去泛素化酶中最大的亚家族,在免疫和感染性疾病中发挥重要功能。为了研究USP在α疱疹病毒复制中的作用,作者评估了13种USP抑制剂对PRV复制的影响。结果显示13种USP抑制剂均可抑制PRV增殖,其中USP14抑制剂b-AP15的抑制效果最显着,同时敲除USP14也能抑制PRV增殖(图1)。

    作者进一步解析了抑制 USP14影响PRV增殖的具体分子机制。研究结果表明, USP14在感染早期直接与参与PRV立即早期基因和早期基因转录的VP16被膜蛋白相互作用,使VP16去泛素化,从而稳定VP16有利于PRV复制。抑制 USP14促进VP16 的168位赖氨酸发生K63连接泛素化修饰和蛋白降解。然而此蛋白降解不依赖泛素-蛋白酶体系统,而依赖内质网应激引起的细胞自噬途径。泛素化VP16与选择性自噬受体分子SQSTM1结合后通过自噬溶酶体系统降解。此外,USP14抑制剂在小鼠体内具有较好的预防和治疗PRV 感染的效果。该研究阐明了抑制 USP14 激活 α 疱疹病毒 VP16 选择性自噬降解的分子机制,为治疗α疱疹病毒感染提供了新的药物靶标。

    该研究成果以题为“Inhibition of USP14 influences alphaherpesvirus proliferation by degrading viral VP16 protein via ER stress-triggered selective autophagy” 的研究论文在线发表于国际著名期刊《Autophagy》(IF=16.016)。褚贝贝为通讯作者,河南农业大学基础兽医学明胜利、张爽博士和王棋硕士为本文共同第一作者。本研究得到了国家自然科学基金、河南省自然科学基金和河南农业大学杰出人才项目支持。

  • 原文来源:https://news.bioon.com/article/6794416.html
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
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    • γ疱疹病毒包括KSHV、EBV等病毒,临床上与卡波西氏肉瘤、原发渗出性淋巴瘤以及鼻咽癌等恶性肿瘤的发生密切相关。γ疱疹病毒生命周期具有两相性即潜伏感染期和裂解复制期。在潜伏感染期,病毒基因组以附加体(episome)形式存在,仅表达少量病毒基因,以逃逸机体免疫监视。当机体处于缺氧、微生物共感染、免疫力低下等病理生理条件时,病毒可以被再激活进入裂解复制期,表达大量病毒基因并组装释放具有感染性的子代病毒。 γ疱疹病毒生命周期的两相性是病毒无法被机体清除、宿主终生携带病毒并致病的根本原因。全面解析γ疱疹病毒生命周期的调控机制,有助于我们找寻防控病毒感染的有效方案,但疱疹病毒生命周期转换的调控机制颇为复杂,较多问题尚待解决。之前,领域内研究聚焦于病毒蛋白如RTA、LANA以及宿主表观遗传修饰因子等因素在KSHV生命周期调控中的作用,而关于宿主天然免疫在此过程中的作用知之甚少。既往研究表明,干扰素作为天然免疫抗病毒的重要细胞因子,可以高效抑制KSHV裂解复制,而干扰素缺失导致更多潜伏感染的病毒再激活进入裂解复制,表明干扰素在调控KSHV裂解复制和潜伏感染中具有重要作用,但其发挥作用的详细分子机制尚不清楚。 3月15日,中国科学院生物物理研究所邓红雨团队在《美国国家科学院院刊》(PNAS)上,在线发表了题为RNF213 modulates γ-herpesvirus infection and reactivation via targeting the viral Replication and Transcription Activator的研究论文。该研究首次揭示了干扰素诱导基因RNF213作为E3泛素连接酶促进KSHV“分子开关”蛋白RTA的泛素化修饰和降解、从而抑制病毒感染和裂解再激活的分子机制。 为了鉴定干扰素调控KSHV裂解复制和潜伏感染的效应因子,研究构建了干扰素诱导基因(Interferon-stimulated genes,ISGs)表达文库,并以研究KSHV、EBV的模式病毒MHV-68为筛选对象,鉴定了多个可抑制MHV-68复制的ISGs,其中RNF213具有显著抑制功能。研究对MHV-68感染复制各个关键步骤的检测发现,RNF213显著抑制病毒早期基因转录和基因组复制,而病毒蛋白RTA是启动这些下游步骤的“分子开关”。进一步的实验证实,RNF213通过下调RTA蛋白的表达水平,抑制RTA对早期基因的转录激活以及病毒基因组的复制。更重要的是,研究发现RNF213可以同样下调KSHV编码的RTA蛋白的表达并抑制其转录激活功能,提示RNF213具有调控KSHV潜伏感染和裂解复制的潜在功能。后续功能实验证实,RNF213显著抑制了KSHV从头感染(de novo infection)和裂解再激活(lytic reactivation)过程。 那么,RNF213如何下调RTA蛋白表达水平?研究明确了RNF213通过蛋白酶体途径而非溶酶体途径降解RTA蛋白,且RNF213与RTA之间存在直接互作。分子生化实验证明,RNF213作为E3泛素连接酶以泛素K48连接方式促进RTA的多聚泛素化修饰,进而通过蛋白酶体降解RTA蛋白(如图)。 综上,该工作首次鉴定了干扰素诱导基因RNF213抑制γ疱疹病毒复制的功能,揭示了RNF213与病毒“分子开关”蛋白RTA互作并介导RTA泛素化修饰和降解的分子机制。该成果有助于探究天然免疫尤其是干扰素如何调控γ疱疹病毒潜伏感染和裂解复制,为有效防控病毒感染提供了新思路。 生物物理所高光侠团队、张立国团队和邓红雨团队共同构建了ISG表达文库。研究工作得到国家自然科学基金、北京市自然科学基金和中国科学院等的支持。  
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    • 来源专题:生物安全知识资源中心—领域情报网
    • 编译者:hujm
    • 发布时间:2021-12-08
    • 目前,一些细胞(如Vero、VeroE6等)和动物模型(hACE2转基因小鼠、叙利亚黄金地鼠、雪貂、非人类灵长类动物等)常被用作新冠病毒(SARS-CoV-2)感染模型,但这些细胞系和动物模型并不能精准模拟人体的生理特征,且所用的动物模型仅表现出轻到中度的感染症状,一定程度限制了药物和疫苗真实有效性的测试。因此,迫切需要能够更好地模拟人体病理生理状态的研究模型。 近期,中国科学院微生物研究所毕玉海研究员团队分别与清华大学陈晔光院士团队、中国农业大学吴森教授团队合作,建立了人远端支气管类器官和新冠病毒受体hACE2转基因猪模型,为SARS-CoV-2/COVID-19发病机制的深入研究、精准治疗、疫苗和药物有效性及安全性测试提供了新的可靠的感染模型。 研究者从远端肺组织中培养生成人类远端支气管类器官(hDBOs),通过免疫荧光方法在这一模型中鉴定出6种细胞类型,分别为基底细胞、纤毛细胞、棒状细胞、AT1细胞、AT2细胞和杯状细胞,发现SARS-CoV-2可以感染这6种细胞类型。hDBOs感染SARS-CoV-2后,出现的病理变化与COVID-19患者的临床特征相似。对感染病毒后的hDBOs进行转录组学分析,发现一系列细胞反应:病毒感染早期角质化基因下调,随后发生从氧化磷酸化向糖酵解的代谢转换,脂肪酸代谢减少,内质网应激,细胞周期阻滞,凋亡以及溶酶体功能下降(图1)。清华大学王婷博士研究生、中国科学院微生物所张宁博士等为本研究论文第一作者,北京大学第三医院马少华副主任医师、中国科学院微生物所毕玉海研究员、清华大学陈晔光院士为通讯作者,中国科学院高福院士为共同作者。 hACE2人源化猪模型是通过位点特异性敲入人ACE2(hACE2)取代猪的ACE2所建立的新冠肺炎猪模型。在猪内源性ACE2启动子的调控下,几乎在所有组织中(脑组织除外)都有高表达hACE2,从肺和肾中分离出来的原代上皮细胞对SARS-CoV-2高度敏感,并表现出明显的细胞病变效应和对病毒N蛋白的免疫荧光信号(图2)。中国农业大学杜旭光副教授、郭紫航博士,中国科学院微生物所范文辉博士等为本研究论文第一作者,中国科学院微生物所刘文军研究员为共同作者,中国农业大学吴森教授、中国科学院动物所余大为博士和中国科学院微生物所毕玉海研究员为通讯作者。 上述研究均发表在Cell Discovery杂志。研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项和中国科学院青年创新促进会等项目的支持。 论文链接:       https://www.nature.com/articles/s41421-021-00346-2       https://www.nature.com/articles/s41421-021-00313-x