DBNL蛋白影响A型流感病毒复制机制的研究.pdf
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1、中国预防兽医学报Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine第 45 卷 第 11 期2023 年 11 月Vol.45,No.11Nov.2023doi院10.3969/j.issn.1008-0589.202303023DBNL蛋白影响A型流感病毒复制机制的研究孟德锦,李奇兵,胡玉珍,王一涵,王波,石文军,单智博,姜丽,陈化兰,李呈军*(中国农业科学院哈尔滨兽医研究所 兽医生物技术国家重点实验室/农业农村部动物流感重点开放实验室,黑龙江 哈尔滨 150069)摘要:A型流感病毒(IAV)在宿主细胞内复制过程中需要许多宿主因子的参与,同时
2、IAV也能调控多种宿主因子的表达。为寻找调控IAV复制的宿主因子,本研究通过SDS-PAGE电泳检测发现H1N1亚型流感病毒A/WSN/1933株(简写为WSN)感染A549细胞会上调表达55 ku左右的特异蛋白条带(感染后9 h),将该55 ku左右的蛋白条带切胶回收后进行质谱分析,根据质谱分析的筛选标准选择蛋白得分(Mass score)较高、谱图数(Matches)和序列数(Sequences)较为可信的宿主因子DBNL作为调控IAV复制的潜在研究对象进一步研究。本研究针对DBNL设计特异的siRNA和对照Scrambled siRNA,将其分别转染A549细胞,通过荧光定量PCR确定D
3、BNL siRNA在转录水平的干扰效果显著;利用细胞活力测定试验确定DBNL siRNA的干扰不影响细胞活力。利用DBNL siRNA下调表达A549细胞中的DBNL后,以WSN感染该细胞,在感染后24 h、48 h分别收集细胞上清,利用MDCK细胞进行噬斑滴定试验。试验结果显示,与对照组相比,下调表达DBNL后IAV的滴度极显著降低(0.01),表明下调表达DBNL能够抑制A549细胞中的IAV复制。利用siRNA下调表达A549细胞中的DBNL后,以WSN感染A549细胞,采用激光共聚焦试验鉴定IAV NP蛋白的表达与定位情况。结果显示,在病毒感染后6 h,对照组中红色荧光集中分布在细胞质
4、中,而DBNL siRNA组中红色荧光在细胞核与细胞质中均有分布,表明下调表达DBNL能够抑制细胞中IAV NP蛋白的出核。反之,通过转染过表达DBNL的重组质粒,以WSN感染A549细胞,采用激光共聚焦试验鉴定IAV NP蛋白的表达与定位情况。结果显示,在病毒感染后4 h,转染pCAGGS的对照组中红色荧光主要分布在细胞核中,而过表达DBNL组中的红色荧光在细胞核与细胞质中均有分布,表明过表达DBNL能够促进细胞中IAVNP蛋白的出核。以上研究结果证实DBNL正调控IAV的复制与其NP蛋白的出核。本研究丰富了DBNL功能的多样性,为宿主因子调控IAV复制的研究提供参考数据。关键词:流感病毒;
5、DBNL蛋白;NP蛋白中图分类号:S852.65文献标识码:A文章编号:1008-0589(2023)11-1095-06Study on the mechanism of DBNL protein affecting influenza Avirus replicationMENG De-jin,LI Qi-bing,HU Yu-zhen,WANG Yi-han,WANG Bo,SHI Wen-jun,SHAN Zhi-bo,JIANG Li,CHEN Hua-lan,LI Cheng-jun*(Animal Influenza Key Laboratory of the Ministry
6、of Agriculture and Rural Affairs,State Key Laboratory of Veterinary Biotechnology,Harbin Veterinary Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150069,China)Abstract:Replication of influenza A virus(IAV)in host cells requires the involvement of numerous host infectors whose收稿日
7、期:2023-03-20基金项目:国家自然科学基金(32192453)作者简介:孟德锦(2000-),男,山东菏泽人,硕士研究生,主要从事流感病毒与宿主相互作用的研究.*通信作者:E-mail:*Corresponding author流感病毒属于正黏病毒科流感病毒属,是有囊膜的单股负链RNA病毒,分为A(甲)、B(乙)、C(丙)、D(丁)四型。A型流感病毒(IAV)基因组由8 个RNA节段组成,能编码10 种必需蛋白(PB2、PB1、PA、HA、NP、NA、M1、M2、NS1、NEP/NS2)和多种非必需附件蛋白(PB1-F2、PA-X等)1-3。流感病毒在宿主细胞的复制过程中,需要多种宿主
8、因子协助参与。例如流感病毒吸附阶段需要唾液酸受体、C 型 凝 集 素(C-type lectins)等 的 参 与,肌 动 蛋 白(Actin)、网格蛋白(Clathrin)等协助流感病毒内化4,输入蛋白(Importin)等参与流感病毒核糖核蛋白复合体的入核阶段5。同时,流感病毒复制也会调控宿主因子的表达,例如流感病毒能够诱导宿主PKR、OAS1蛋白的表达,发挥抑制病毒复制的作用6。本研究通过质谱分析得到流感病毒感染后诱导表达的宿主因子Drebrin样蛋白(Drebrin like protein,DBNL),并进一步开展DBNL影响流感病毒复制的相关研究。DBNL 又 称 ABP1、HIP
9、55 或 SH3P7,是 Abp1/Drebrins家族蛋白的成员。DBNL最早被发现于神经元中,后来发现在其他组织细胞中也有广泛表达7。DBNL能够通过其富含脯氨酸的羧基端和SH3结构域与其他蛋白相互作用。DBNL是F-肌动蛋白和DNM1的衔接蛋白,从而在受体介导的内吞作用中发挥作用8。DBNL对巨噬细胞、多形核中性粒细胞和B淋巴细胞的生物学功能发挥重要作用9。DBNL在肥大细胞和B细胞中表达,在T细胞中不表达,但能调节T细胞的活化以及组胺的释放。DBNL还能够通过调节病毒突触处的肌动蛋白聚合,负调控HIV-1感染CD4+T淋巴细胞10。目前DBNL调控病毒复制的相关研究较少,且尚无DBNL
10、参与流感病毒复制的相关报道。本研究发现流感病毒感染后上调55 ku附近的蛋白表达,经质谱分析,结合蛋白得分(Score)、expression is in turn regulated by virus infection.To search for host factors that regulate influenza virus replication,we found thatinfluenza virus infection upregulated the expression of specific proteins with a band of around 55ku in A5
11、49 cells 9 hours afterinfection.After SDS-PAGE,the protein band of approximately 55ku was extracted for mass spectrometry analysis.According tothe screening criteria for mass spectrometry analysis,the host factor DBNL with a high mass score,relatively reliable Matches andSequences was selected as a
12、potential research object of regulating IAV replication for further research.In this study,the specificsiRNA and control Scrambled siRNA for DBNL were designed,and transfected into A549 cells,respectively.The transcriptionlevel of DBNL was detected by relative fluorescent quantitative PCR.The result
13、s showed that compared with the control group,DBNL siRNA significantly decreased the transcription level of DBNL in A549 cells,and DBNL siRNA interference had nosignificant impact on cell viability.The results indicated that DBNL siRNA could downregulate the expression of DBNL withoutimpairing cell
14、viability.After knocking down the expression of DBNL by siRNA,A549 cells were infected with H1N1 influenzavirus,and the cell supernatant was collected at 24 hours and 48 hours post infection and subjected to plaque titration using MDCKcells.Plaque titration test showed that the titer of IAV signific
15、antly decreased after down-regulation of DBNL compared to thecontrol group(0.01).The results indicated that downregulating the expression of DBNL inhibited IAV replication.Afterknocking down the expression of DBNL using siRNA,we use indirect immunofluorescence assay(IFA)to observe the expressionand
16、localization of IAV NP protein.The results showed that the red fluorescence was concentrated in the cytoplasm in the controlgroup,while distributed in both the nucleus and cytoplasm in the DBNL interference group at 6 hours post virus infection.Theresults indicated that downregulation of DBNL expres
17、sion inhibited NP protein export from the nucleus.Similarly,A549 cells weretransfected with the DBNL recombinant plasmid,and then infected with IAV,and the expression and localization of IAV NPprotein were observed using IFA.The results showed that at 4 hours after virus infection,red fluorescence w
18、as mainly distributedin the nucleus in the control group,while in the DBNL overexpression group,red fluorescence was distributed in both the nucleusand cytoplasm.The results indicated that overexpression of DBNL could promote the export of IAV NP protein from nucleus.Together,the above results demon
19、strated that DBNL promotes the nuclear export of IAV NP,thereby positively regulates thereplication of IAV.This study enriched the functional diversity of DBNL and could provide reference for the study of host factorsregulating IAV replication.Key words:influenza virus;DBNL protein;NP protein中 国 预 防
20、 兽 医 学 报2023 年1096谱图数(Matches)、序列数(Sequences)等参考标准选择质谱结果中的DBNL作为研究对象,探究DBNL对IAV复制的调控以及调控IAV复制的机制,以期进一步完善调控IAV复制的宿主因子网络。1材料与方法1.1主要实验材料H1N1亚型流感病毒A/WSN/1933株(简写为WSN)、MDCK细胞、A549细胞和pCAGGS载体质粒由本实验室保存;DBNL siRNA和对照Scrambled siRNA由吉玛生物科技有限公司合成;Lipofectamine RNAiMAX 转 染 试 剂 和 Lipofec-tamine 2000转染试剂购自Therm
21、oFisher公司;10%蛋白预混胶购自上海雅酶生物科技有限公司;5伊蛋白上样缓冲液购自上海碧云天生物科技有限公司;核酶购自新海基因检测有限公司;R I和I限制性核酸内切酶购自NEB公司;Clon Express II同源重组试剂盒购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司;兔源Myc多克隆抗体购自金斯瑞生物科技有限公司;鼠源NP多克隆抗体由本实验室制备;CellTiter-Glokit细胞活力检测试剂盒购自Promega公司;山羊抗鼠IgG-FITC和山羊抗兔IgG-Cy5购自KPL公司。1.2引物的设计与合成在GenBank中下载人源DBNL(Gene ID:28988)基因序列,利用Primer
22、 Pre-mier 5设计特异的同源重组引物以及荧光定量PCR(qPCR)引物,引物序列见表1。1.3IAV感染后对55 ku附近表达上调蛋白的质谱分析将生长状况良好的A549细胞铺于12孔板,待细胞生长至密度约80%时,以MOI 10的WSN感染A549细胞,置于37 培养箱培养,分别于感染后的0(Mock组)、3 h、6 h、9 h收集细胞,加入100 滋L 1伊蛋白上样缓冲液裂解细胞。收集细胞裂解液,于95 加热变性后进行SDS-PAGE电泳,切胶回收位于IAVNP蛋白(55 ku)下方,且在病毒感染后9 h表达上调的蛋白条带,由北京华大蛋白质研发中心有限公司进行质谱分析。对质谱结果处理
23、分析,选取以下指标作为评价标准,蛋白得分:分值越高可信度越大;谱图数:括号外为总谱图数,括号内为可信的谱图数,可信谱图数比例越高,可信度越大;序列数:括号外为总序列数,括号内为可信序列数,可信序列数比例越高,可信度越大。综合上述评价标准,筛选出宿主因子DBNL进一步展开研究。1.4重组质粒的构建及鉴定提取A549细胞总RNA,经反转录得到cDNA作为模板,利用表1中DBNL基因的同源重组引物经PCR扩增DBNL基因片段,将pCAGGS-Myc载体质粒经R I和I酶切后,利 用 Clon Express II 同 源 重 组 试 剂 盒 构 建pDBNL-Myc表达质粒。经PCR鉴定的阳性质粒通
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