PRRSV對干擾素介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響研究進展

張婷婷 1，2，黃飛翔 1，2，蔡永超 1，2，黃　鵬 3，周文華 3

PRRSV對干擾素介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響研究進展

張婷婷 1，2，黃飛翔 1，2，蔡永超 1，2，黃鵬 3，周文華 3

（1.河南省動物衛(wèi)生監(jiān)督所，河南鄭州450008；2.河南省畜牧獸醫(yī)執(zhí)法總隊；3.洛陽惠中獸藥有限公司）

豬繁殖與呼吸綜合征由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）引起，臨床癥狀以流產(chǎn)、死胎、胎兒木乃伊化和呼吸道疾病為特征。該病自1987年在北美首次報道以來，在加拿大和德國等國家相繼報道該病發(fā)生，給養(yǎng)豬業(yè)造成很大的經(jīng)濟損失，是當(dāng)今養(yǎng)豬業(yè)面臨的關(guān)鍵病毒性傳染病之一。1995年，我國研究人員發(fā)現(xiàn)了該病的存在，此后該病陸續(xù)在多個省份流行，PRRSV的感染成為導(dǎo)致豬繁殖障礙和呼吸道疾病的主要因素。

干擾素介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)途徑，能夠誘導(dǎo)宿主細(xì)胞的抗病毒天然免疫。干擾素能夠促進被病毒感染的細(xì)胞內(nèi)信號途徑激活，通過轉(zhuǎn)錄產(chǎn)生干擾素刺激基因，進一步經(jīng)翻譯加工成為成熟的具有生物活性的抗病毒蛋白，包括干擾素刺激基因，2’，5’寡聚腺苷合成酶和核糖核酸酶L等。該文探討PRRSV感染對干擾素介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的影響，從分子水平探討PRRSV致病機理。

1　PRRSV和干擾素簡介

PRRSV病毒是有囊膜的單股正鏈RNA病毒，歸類于套式病毒目的動脈炎病毒屬分支，其基因組長約15kb，含有9個開放閱讀框架（ORF），包括ORF1a、ORFlb、ORF2a、ORF2b、ORF3、ORF4、ORF5、ORF6以及ORF7，其基因組相鄰的編碼框有部分重疊，有帽子結(jié)構(gòu)和多聚腺嘌呤核糖核苷酸尾。開放閱讀框ORFla和ORFlb能夠編碼病毒的復(fù)制酶-RNA聚合酶，ORF2-ORF7主要編碼結(jié)構(gòu)蛋白，ORF2-ORF5能夠編碼糖基化蛋白，ORF6編碼膜基質(zhì)蛋白，ORF7編碼核衣殼蛋白。PRRSV主要感染肺和淋巴結(jié)組織（如扁桃體、派葉氏小結(jié)和胸腺等），具有組織親嗜性，豬的肺泡巨噬細(xì)胞是病毒感染的靶細(xì)胞。不同種類的樹突狀細(xì)胞，如骨髓來源的樹突狀細(xì)胞和單核細(xì)胞分化的樹突狀細(xì)胞均能夠感染PRRSV，但是病毒不能在肺樹突狀細(xì)胞中復(fù)制。PRRSV感染豬體巨噬細(xì)胞系統(tǒng)后，能夠誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，使免疫細(xì)胞數(shù)量減少，導(dǎo)致感染豬只的免疫力下降，引發(fā)免疫抑制，這還可能造成多器官、多系統(tǒng)疾病，使抗體難以將病毒從體內(nèi)清除，導(dǎo)致長期的病毒血癥和持續(xù)性感染。

Ⅰ型干擾素和Ⅱ型干擾素具有強大的免疫調(diào)節(jié)功能，能誘導(dǎo)單核細(xì)胞、巨噬細(xì)胞、CD8+樹突狀細(xì)胞等抗原提呈細(xì)胞主要組織相容性復(fù)合體Ⅱ類抗原表達(dá)，能夠促進Ⅰ型輔助型T細(xì)胞與細(xì)胞毒性T活化。干擾素能夠通過調(diào)節(jié)機體免疫細(xì)胞，增強巨噬細(xì)胞的殺傷活性，提高體內(nèi)的細(xì)胞免疫功能，同時，也能促進免疫球蛋白IgG的受體表達(dá)，促進巨噬細(xì)胞對抗原的吞噬以及T、B淋巴細(xì)胞的活化。干擾素結(jié)合細(xì)胞表面表達(dá)的干擾素受體，激活細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)，上調(diào)主要組織相容性復(fù)合體的轉(zhuǎn)錄過程。干擾素也能夠調(diào)節(jié)B淋巴細(xì)胞功能，影響機體體液免疫，促進抗體的產(chǎn)生，抑制或輔助殺傷受感染細(xì)胞。I型干擾素對天然免疫和獲得性免疫的調(diào)節(jié)發(fā)揮關(guān)鍵作用，干擾素α、干擾素β、干擾素γ可上調(diào)穿孔素的蛋白表達(dá)，增強自然殺傷細(xì)胞的細(xì)胞毒作用。干擾素和干擾素受體結(jié)合后，激活細(xì)胞內(nèi)信號傳導(dǎo)和兩面神激酶-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子信號通路，能夠促進干擾素調(diào)節(jié)因子9和干擾素刺激基因的轉(zhuǎn)錄，促進抗病毒作用發(fā)揮。此外，磷脂酰肌醇激酶3和核轉(zhuǎn)錄因子κB介導(dǎo)的信號傳導(dǎo)路徑也參與干擾素活性的調(diào)節(jié)。

2　PRRSV對干擾素介導(dǎo)的信號轉(zhuǎn)導(dǎo)影響

2.1PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白抑制干擾素產(chǎn)生

研究發(fā)現(xiàn)，非結(jié)構(gòu)蛋白1是PRRSV調(diào)節(jié)干擾素作用的部分。PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白1能夠由復(fù)制酶聚蛋白作用，剪切為非結(jié)構(gòu)蛋白1α和1β亞單位蛋白，用仙臺病毒感染或者用干擾素處理后，非結(jié)構(gòu)蛋白1β能夠顯著抑制干擾素β刺激作用元件啟動，同時抑制兩面神激酶-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子信號途徑中信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1的核內(nèi)轉(zhuǎn)位，表明非結(jié)構(gòu)蛋白1β可以抑制干擾素合成和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)，而單獨的非結(jié)構(gòu)蛋白1α能夠強烈抑制干擾素合成。Chen等（2010）鑒定了幾個病毒基因組編碼引起的固有免疫逃避的非結(jié)構(gòu)蛋白，非結(jié)構(gòu)蛋白1具有較強的抑制干擾素β啟動子活化的效應(yīng)，其次是非結(jié)構(gòu)蛋白11、非結(jié)構(gòu)蛋白4，當(dāng)細(xì)胞共表達(dá)非結(jié)構(gòu)蛋白1α、非結(jié)構(gòu)蛋白1β和非結(jié)構(gòu)蛋白11三種蛋白時，可以顯著抑制雙鏈RNA信號和細(xì)胞信號轉(zhuǎn)導(dǎo)。當(dāng)使用雙鏈RNA和仙臺病毒誘導(dǎo)時，非結(jié)構(gòu)蛋白1β能夠抑制干擾素調(diào)節(jié)因子3和核轉(zhuǎn)錄因子κB基因。非結(jié)構(gòu)蛋白1不會阻斷干擾素調(diào)節(jié)因子3的磷酸化和核內(nèi)轉(zhuǎn)錄，但是抑制核內(nèi)干擾素調(diào)節(jié)因子3和CREB結(jié)合蛋白（CBP）相連。非結(jié)構(gòu)蛋白1介導(dǎo)的CBP降解能夠抑制CBP被增強轉(zhuǎn)錄復(fù)合體招募，導(dǎo)致干擾素應(yīng)答的阻斷。有研究證明PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白11具有核糖核酸內(nèi)切酶活性，作為干擾素拮抗物，非結(jié)構(gòu)蛋白11的核糖核酸內(nèi)切酶活性是PRRSV抑制干擾素-β應(yīng)答的必要因子。

Sun等（2010）發(fā)現(xiàn)PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白2含有木瓜蛋白酶樣蛋白酶結(jié)構(gòu)域，具有去泛素化酶作用，能夠抑制干擾素刺激基因15的產(chǎn)生，抵消干擾素刺激基因15共軛的細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)產(chǎn)生及其抗病毒作用。最近的研究表明，PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白2和N蛋白均能作為核轉(zhuǎn)錄因子κB的活化劑，非結(jié)構(gòu)蛋白2的高變區(qū)對核轉(zhuǎn)錄因子κB活化是必需的。這些結(jié)果說明PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白在病毒的致病機制和疾病結(jié)果轉(zhuǎn)歸中具有重要作用。

2.2PRRSV對核轉(zhuǎn)錄因子κB信號的調(diào)節(jié)

核轉(zhuǎn)錄因子κB信號途徑在抗病毒感染中發(fā)揮保護作用，病毒逐漸演化出抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB活化，而逃避機體固有免疫應(yīng)答的能力。研究顯示，PRRSV感染后36～48h，核轉(zhuǎn)錄因子κB表達(dá)量上調(diào)，而且呈PRRSV劑量依賴性和復(fù)制依賴性，紫外線滅活的PRRSV不具備上調(diào)核轉(zhuǎn)錄因子κB的能力。豬樹突狀細(xì)胞感染傳染性腸胃炎病毒后，PRRSV繼發(fā)感染能夠促進核轉(zhuǎn)錄因子κB的磷酸化激活。這些數(shù)據(jù)顯示，在感染后期，PRRSV可以活化豬肺巨噬細(xì)胞和猴胚胎腎上皮細(xì)胞的核轉(zhuǎn)錄因子κB信號通路。PRRSV核衣殼蛋白具備刺激核轉(zhuǎn)錄因子κB活化的能力，而且呈劑量依賴性上調(diào)。N蛋白氨基酸殘基30-73aa對核轉(zhuǎn)錄因子κB的活化是必須的，N蛋白的同源二聚化和同源二聚活化有關(guān)。

在病毒感染的早期，非結(jié)構(gòu)蛋白能夠下調(diào)核轉(zhuǎn)錄因子κB表達(dá)量。研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白1α能夠抑制核轉(zhuǎn)錄因子κB活化。通過構(gòu)建包含核轉(zhuǎn)錄因子κB和干擾素陽性調(diào)節(jié)區(qū)Ⅱ的熒光素酶報告基因轉(zhuǎn)染后24h發(fā)現(xiàn)，非結(jié)構(gòu)蛋白1α能夠降低兩個報告基因的熒光素酶活性。非結(jié)構(gòu)蛋白1α存在時，能夠抑制κB抑制激酶α的磷酸化，導(dǎo)致核轉(zhuǎn)錄因子κB核定位阻斷。研究表明，非結(jié)構(gòu)蛋白1αN端的兩個鋅指結(jié)構(gòu)域和非結(jié)構(gòu)蛋白1α介導(dǎo)的干擾素抑制有關(guān)，缺失C端14個氨基酸的非結(jié)構(gòu)蛋白1α突變體，不能抑制干擾素效應(yīng)。這些研究說明，非結(jié)構(gòu)蛋白1α的鋅指基序參與核轉(zhuǎn)錄因子κB的抑制或Ⅰ型干擾素信號的抑制。

2.3PRRSV對兩面神激酶-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子信號和干擾素刺激基因表達(dá)的抑制

PRRSV能在干擾素產(chǎn)生過程中和干擾素分泌后抑制Ⅰ型干擾素信號通路。在干擾素α誘導(dǎo)的猴胚胎腎上皮細(xì)胞中，用干擾素刺激基因15和干擾素刺激基因56mRNA水平作為指標(biāo)，發(fā)現(xiàn)兩面神激酶-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子途徑在感染后24h處于抑制狀態(tài)。PRRSV能引起干擾素刺激基因3的核內(nèi)轉(zhuǎn)移的阻斷，抑制抗病毒應(yīng)答產(chǎn)生。在傳染性腸胃炎病毒感染的豬漿細(xì)胞樣樹突狀細(xì)胞中，PRRSV非結(jié)構(gòu)蛋白1β在抑制信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1的核內(nèi)轉(zhuǎn)位中發(fā)揮重要作用。非結(jié)構(gòu)蛋白1β抑制信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子1的磷酸化和干擾素刺激基因3的核內(nèi)轉(zhuǎn)位。有研究發(fā)現(xiàn)，在猴胚胎腎上皮細(xì)胞中，干擾素的抗PRRSV活性和粘病毒抗性蛋白啟動子活性高度相關(guān)，而和干擾素調(diào)節(jié)因子3和7的誘導(dǎo)相關(guān)性較低，說明粘病毒抗性蛋白可能是監(jiān)測PRRSV感染后干擾素誘生的更好的生物標(biāo)記。干擾素刺激基因15是泛素樣分子，具有抗病毒免疫作用。非結(jié)構(gòu)蛋白2具有去泛素化活性，在人腎上皮細(xì)胞系293T細(xì)胞中，非結(jié)構(gòu)蛋白2能減少泛素化和干擾素刺激基因作用，間接說明非結(jié)構(gòu)蛋白2可能通過早期解離幫助病毒逃避固有免疫應(yīng)答。研究發(fā)現(xiàn)，PRRSV能夠通過抗體依賴增強作用下調(diào)豬肺泡巨噬細(xì)胞中干擾素β核轉(zhuǎn)錄因子κB和干擾素調(diào)節(jié)因子3的基因表達(dá)，削弱細(xì)胞的抗病毒免疫應(yīng)答。

3　小結(jié)

Ⅰ型干擾素應(yīng)答是宿主細(xì)胞對抗病毒感染的第一道防線。通過以上討論，可以看出PRRSV能夠通過多種途徑調(diào)節(jié)干擾素應(yīng)答PRRSV能夠抑制或活化核轉(zhuǎn)錄因子κB途徑。核衣殼蛋白可能參與核轉(zhuǎn)錄因子κB的活化、核定位及同源二聚體化。非結(jié)構(gòu)蛋白1、非結(jié)構(gòu)蛋白2和非結(jié)構(gòu)蛋白11與病毒免疫調(diào)節(jié)有關(guān)，其結(jié)構(gòu)域和基序在分子水平上的免疫調(diào)節(jié)機制也被部分闡明。非結(jié)構(gòu)蛋白1干擾細(xì)胞核內(nèi)干擾素調(diào)節(jié)因子3介導(dǎo)的干擾素產(chǎn)生和細(xì)胞質(zhì)中核轉(zhuǎn)錄因子κB信號傳導(dǎo)途徑，非結(jié)構(gòu)蛋白1的亞單位非結(jié)構(gòu)蛋白1β能夠抑制兩面神激酶-信號傳導(dǎo)及轉(zhuǎn)錄激活因子途徑，這些研究為理解PRRSV的致病機制提供重要參考，有助于開展對PRRSV防控的研究。□