家兔ANXA1蛋白与猪瘟病毒E2蛋白相互作用并影响其复制的研究.pdf
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1、中国预防兽医学报Chinese Journal of Preventive Veterinary Medicine第 45 卷 第 6 期2023 年 6 月Vol.45,No.6Jun.2023doi院10.3969/j.issn.1008-0589.202210007家兔 ANXA1 蛋白与猪瘟病毒 E2 蛋白相互作用并影响其复制的研究赵小天1,2,谢利豹3,张柯慧2,马吉飞1*,李永锋2*,仇华吉1,2*(1.天津农学院 动物科学与动物医学学院,天津 300384;2.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,黑龙江 哈尔滨 150069;3.北京五加和基因科技有限公司
2、,北京 100176)摘要:本研究团队前期研究发现,猪瘟病毒(CSFV)HCLV株E2蛋白结构域I(E2Domain I)是HCLV株适应家兔的关键结构域,Domain I中108位脯氨酸(P)和109位苏氨酸(T)是HCLV株适应家兔必需氨基酸。为进一步探究HCLV适应家兔的分子机制,本研究提取家兔脾脏淋巴细胞膜蛋白分别与CSFV Shimen(SM)株E2蛋白(SM E2)、HCLV株E2蛋白突变体(HCLV E2P108L-T109I)及HCLV株E2蛋白(HCLV E2)共孵育,经SDS-PAGE后通过蛋白质质谱鉴定,结果却意外发现,CSFV SM E2与家兔脾脏淋巴细胞膜蛋白作用后在
3、37 ku左右处多出一条带;质谱分析结果显示其可能为细胞膜蛋白膜联蛋白1(ANXA1),且与CSFV SM E2蛋白之间可能存在相互作用。为了分析ANXA1在HCLV适应家兔中的作用,将CSFV SM株和HCLV株分别接种家兔,48 h和72 h后分离各组兔外周血单个核淋巴细胞(PBMC),采用RT-qPCR方法检测基因mRNA的转录水平。结果显示,与对照组相比,家兔在接种SM株和HCLV株后,基因mRNA转录水平均显著(0.05)或者极显著(0.01)下调,且与接种HCLV株的家兔相比,接种SM株家兔中基因mRNA的转录水平极显著(0.001,72 h)或者显著(0.05,48 h)下调,表
4、明接种SM株后的家兔可能通过调控的转录水平抑制SM株的复制。将pCAGGS-Flag-ANXA1和pCAGGS-Flag分别转染HKE293T细胞,48 h后收集细胞样品,通过GST pulldown验证ANXA1与CSFV SM E2蛋白的相互作用;将pCAGGS-Strep-SME2+pCAGGS-Flag-ANXA1 共 转 染 HEK293T 细 胞 作 为 强 毒 实 验 组,将 pCAGGS-Myc-HCLVE2+pCAGGS-Flag-ANXA1共转染HEK293T细胞作为弱毒实验组,48 h后采用Co-IP试验验证ANXA1与不同CSFV E2的相互作用。上述结果进一步表明,A
5、NXA1与CSFV SM E2存在相互作用,但其与HCLV E2无相互作用;将pCAGGS-Strep-SME2+pCAGGS-Flag-ANXA1共转染HEK293T细胞作为实验组,采用激光共聚焦显微镜观察发现SME2蛋白和ANXA1蛋白共定位于细胞浆中。将表达ANXA1的重组质粒转染ST细胞,48 h后分别接种CSFV SM株和HCLV株,采用 RT-qPCR检测CSFV基因的拷贝数。结果显示,与转染pCAGGS-Flag的ST细胞相比,接种CSFV SM株的细胞中病毒基因拷贝数极显著上升(0.01),而接种HCLV株细胞中病毒基因拷贝数无明显变化。表明过表达ANXA1后可以促进CSFV强
6、毒株的复制,但不影响弱毒株的复制。本研究首次证实,家兔脾脏淋巴细胞ANXA1通过与CSFV SM E2蛋白的相互作用促进CSFV的复制,为进一步研究CSFV E2蛋白的功能奠定了基础。关键词:猪瘟病毒;E2蛋白;病毒复制;适应性;家兔脾脏淋巴细胞膜蛋白膜联蛋白1中图分类号:S852.65文献标识码:A文章编号:1008-0589(2023)06-0559-09The rabbit ANXA1 protein interacts with the E2 protein of classicalswine fever virus and affects its replication收稿日期:20
7、22-10-06基金项目:黑龙江省自然科学基金优秀青年项目(YQ2021C037)作者简介:赵小天(1996-),男,四川绵阳人,硕士研究生,主要从事猪瘟、非洲猪瘟等猪烈性病防控技术研究.*通信作者:E-mail:;*Corresponding authorZHAO Xiao-tian1,2,XIE Li-bao3,ZHANG Ke-hui2,MA Ji-fei1*,LI Yong-feng2*,QIU Hua-Ji1,2*(1.Tianjin Key Laboratory of Agricultural Animal Breeding and Healthy Husbandry,Colleg
8、e of Animal Science and Veterinary Medicine,Tianjin Agricultural University,Tianjin 300384,China;2.State Key Laboratory for Animal Disease Control and Prevention,Harbin Veterinary Research Institute,Chinese Academy of Agricultural Sciences,Harbin 150069,China;3.Beijing Wujiahe Gene Technology Co.,Lt
9、d.,Beijing 100176,China)Abstract:Previous study demonstrated that Domain I on the E2 glycoprotein(E2DomainI)and P108 and T109 in the domain Iare critical for the adaptation of swine fever rabbit attenuated vaccine strain(HCLV)to rabbits.To investigate the adaptationmechanism of HCLV strain to rabbit
10、s,this study utilized protein pulldown technique to analyze the interaction between themembrane proteins from rabbit splenic lymphocytes with the CSFV Shimen(SM)strain E2 protein(SM E2),HCLV strain E2mutant protein(HCLV E2P108L-T109I),and HCLV strain E2 protein(HCLV E2).After SDS-PAGE separation,the
11、 protein sampleswere identified by mass spectrometry.Unexpectedly,the results showed that after the interaction between CSFV SM E2 and rabbitsplenic lymphocyte membrane proteins,an additional band appeared around 37ku,and mass spectrometry analysis suggested that itmight be membrane-associated prote
12、in annexin A1(ANXA1)potentially and interacts with CSFV SM E2 protein.To analyze therole of ANXA1 in HCLV adaptation to rabbits,rabbits were separately inoculated with CSFV SM and HCLV,and peripheralblood mononuclear cell(PBMC)were isolated from each group of rabbits at 48 hours and 72 hours post-in
13、oculation.Thetranscription levels ofmRNA were detected using the RT-qPCR method.The results showed that compared to the controlgroup,the transcription level of ANXA1was significantly(0.05)or extremely significantly(0.01)downregulated inrabbits inoculated with SM and HCLV strains.Moreover,the transcr
14、iption level ofmRNA in rabbits inoculated with theSM strain was significantly(0.001,72 hours)or extremely significantly(0.05,48 hours)decreased compared to that inrabbits inoculated with the HCLV strain,indicating that rabbits inoculated with the SM strain may suppress SM replication throughthe regu
15、lation oftranscription.HKE293T cells were transfected with pCAGGS-Flag-ANXA1 and pCAGGS-Flagrespectively,and cell samples were collected 48 hours later for GST pulldown assay to verify the interaction between ANXA1 andCSFV SM E2 protein.HEK293T cells were co-transfected with pCAGGS-Strep-SME2 plus p
16、CAGGS-Flag-ANXA1 as the highvirulence experimental group,and pCAGGS-Myc-HCLVE2 plus pCAGGS-Flag-ANXA1 as the low virulence experimental group.After 48 hours,Co-IP assay was performed to validate the interaction between ANXA1 and different CSFV E2 proteins.The aboveresults further demonstrated that A
17、NXA1 interacted with CSFV SM E2,while it had no interaction with HCLV E2.HEK293Tcells were co-transfected with pCAGGS-Strep-SME2 and pCAGGS-Flag-ANXA1,and SM E2 protein and ANXA1 protein wereco-localized in the cytoplasm by laser confocal microscope observation.after overexpressing ANXA1 in ST cells
18、,CSFV SM andHCLV strains were separately inoculated,and the copy number of CSFV genes was detected by RT-qPCR.Compared with thepCAGGS-Flag-transfected ST cells,a significant increase(0.01)in the viral gene copy number in cells inoculated with CSFVSM strain,while no significant change was observed in
19、 cells inoculated with HCLV strain.This indicates that overexpression ofANXA1 can promote the replication of virulent CSFV strains,but does not affect the replication of low virulent strains.This studyprovides the first evidence that ANXA1 promotes the replication of CSFV through the interaction wit
20、h CSFV SM E2 protein,which lays the foundation for further investigation into the function of CSFV E2 protein.Key words:classical swine fever virus;E2 protein;virus replication;adaptation;rabbit ANXA1猪瘟(Classical swine fever,CSF)是由CSF病毒(CSFV)引起猪的一种烈性传染病,其特征为发热、出血、白细胞减少,通常致死率较高1-5,给世界养猪业造成重大经济损失,被世界动
21、物卫生组织(WOAH)列为须申报的疫病名录6,我国将其列为2类动物疫病名录。CSFV为黄病毒科瘟病毒属成员,其基因组为单股正链RNA7。CSFV基因组约为12.3 kb,包含一个大的开放阅读框(Open reading frame,ORF),编码含3 898个氨基酸的多聚蛋白,在宿主及病毒蛋白酶的作用下产生4个结构蛋白(C、Erns、E1和E2)和8个非结构蛋白(Npro、p7、NS2、NS3、NS4A、NS4B、NS5A和NS5B)8。目前,我国主要采取免疫接种的中 国 预 防 兽 医 学 报2023 年560措施预防CSF,常用的疫苗为猪瘟兔化弱毒疫苗株(HCLV株)9-11。HCLV株为
22、我国学者在20世纪50年代通过将CSFV Shimen株(SM)在兔体内连续传480余代后培育而成12-14,该疫苗株可为各种日龄的猪提供完全免疫保护15。同时,HCLV株在家兔中具有独特的生物学特征,包括能够引起家兔的定型热反应以及能在家兔的脾脏和淋巴组织中复制10。相反,CSFV SM强毒株则不具备这些特征,这是否与家兔体内的宿主蛋白有关值得探究。研究显示,CSFV非翻译区(Untranslated region,UTR)为HCLV株引起家兔定型热反应所必需,且该区决定HCLV株对家兔的适应性16。最近,本研究团队进一步研究显示将CSFV SM与HCLV株的Ems、E1和E2蛋白基因互换构
23、建了一系列嵌合病毒以及包含E2蛋白不同氨基酸位点突变的重组病毒并在家兔体内作了评价。该研究结果显示,以CSFV SM株为骨架,包含HCLV株Ems-E1-E2、Ems-E2和E1-E2的嵌合病毒均可以在家兔的脾脏中复制,表明HCLV株E2蛋白与Ems或E1赋予HCLV株对家兔的适应性,且E2蛋白结构域I(E2DomainI)是HCLV株适应家兔的关键结构域;Domain I中108位脯氨酸(P)和109位苏氨酸(T)是HCLV株适应家兔所必需氨基酸14。HCLV株对家兔具有独特的适应性,而E2家兔蛋白又是其适应家兔所必需,这提示,E2蛋白可能通过与特定的家兔宿主膜蛋白相互作用从而影响其在家兔体
24、内的复制。因此,有必要筛选和鉴定与HCLV E2蛋白相互作用的宿主膜蛋白。CSFV病毒粒子含3种囊膜糖蛋白Erns、E1及E27。E2是位于病毒粒子表面的主要囊膜糖蛋白,在CSFV感染过程中诱导细胞产生中和抗体13。有许多宿主因子在CSFV复制过程中发挥不同的作用,CSFV可以利用宿主因子促进其的复制,宿主因子也可能通过某种途径抑制CSFV的复制。目前已有很多宿主蛋白抗病毒功能的研究,例如,肌动蛋白(茁-actin)通过与E2蛋白的相互作用影响CSFV的复制和侵入,进而显著抑制病毒复制14。CSFV通过E2蛋白和宿主硫氧还蛋白(Trx2)的相互作用调控Trx2的表达量,从而拮抗Trx2抑制病毒
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