RIP3对A型塞内卡病毒复制影响的机制研究.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.1008-0589.202212014RIP3 对 A 型塞内卡病毒复制影响的机制研究马潇雨,郭紫晶,张瑞,王梦瑶,谭小雨,游青,李彦敏*,张志东*(西南民族大学 畜牧兽医学院,四川 成都 610041)摘要:为探究细胞程序性坏死的关键蛋白受体相互作用蛋白激酶-3(RIP3)对A型塞内卡病毒(SVA)复制的影响及其潜在的作用机制,本研究采用SVA(MOI 1)感染
2、PK-15细胞(PK-15+SVA),PK-15细胞作为对照组(Mock),采用western blot检 测RIP3、磷 酸化 的RIP3(P-RIP3)、混合 谱系 激 酶结 构域 样蛋白(MLKL)与 磷酸 化MLKL(P-MLKL)蛋白表达。结果显示,SVA感染促进PK-15细胞中P-RIP3和P-MLKL蛋白表达量显著增多(0.05),表明SVA可激活程序性坏死相关蛋白RIP3和MLKL。利用RIP3特异性抑制剂GSK843处理PK-15细胞(PK-15+SVA+GSK843),在SVA(MOI 1)感染12 h、24 h和48 h后,利用western blot和qPCR检测SVA
3、非结构蛋白3D的表达水平和SVA mRNA(24 h)的转录水平。结果显示,与Mock组相比,感染细胞中SVA 3D蛋白和SVA mRNA转录水平均显著增加(0.05)。利用western blot检测细胞自噬相关蛋白微管相关蛋白1轻链3(LC3)的表达;采用SVA感染敲低自噬蛋白5(ATG5)的PK-15细胞(ATG5 KD),利用western blot检测其中SVA 3D蛋白的表达;利用qPCR检测各组细胞中IL-6、IL-1茁、TNF-琢和IFN-茁 mRNA转录水平。结果显示,与Mock组相比,PK-15+SVA细胞中LC3-I的变化不明显,LC3-II蛋白表达水平明显下调;与PK-
4、15+SVA组相比,PK-15+SVA+GSK843细胞中LC3-I变化不明显,LC3-II蛋白表达水平则明显增加。与SVA感染的PK-15细胞相比,SVA感染ATG5 KD中3D蛋白表达水平明显下降。qPCR结果显示,与未感染SVA的对照组相比,PK-15+SVA中4种细胞因子mRNA转录水平均显著或极显著上调(0.05、0.001、0.0001),与PK-15+SVA组相比,PK-15+SVA+GSK843细胞中4种细胞因子mRNA转录水平均显著或极显著下调(0.05、0.001、0.0001)。本研究上述结果首次表明RIP3可调控细胞自噬,影响SVA的复制,并参与调控细胞自噬的发生与炎性
5、细胞因子的转录,该结果为进一步阐明SVA的致病机制及其感染的防治提供重要的科学依据。关键词:A型塞内卡病毒;受体相互作用蛋白激酶-3;病毒复制;自噬;程序性坏死中图分类号:S852.65文献标识码:A文章编号:1008-0589(2023)06-0604-07Preliminary study on effect of RIP3 on replication ofserenecavirus A and its mechanismMA Xiao-yu,GUO Zi-jing,ZHANG Rui,WANG Meng-yao,TAN Xiao-yu,YOU Qing,LI Yan-min*,ZHAN
6、G Zhi-dong*(College of Animal Husbandry and Veterinary Medicine,Southwest Minzu University,Chengdu 610041,China)Abstract:To investigate the effect and the potential mechanism of protein kinase-3(RIP3),a key protein interacting withreceptors of programmed cell necrosis,on the replication of Serenavir
7、us A(SVA)in this study.RIP3,phosphorylated RIP3收稿日期:2022-12-13基金项目:西南民族大学优秀学生培养工程项目(2021NYYXS127);四川省自然科学基金项目(2022NSFSC0073)作者简介:马潇雨(1998-),女,回族,山东济南人,硕士研究生,主要从事动物疫病感染与免疫的研究.*通信作者:E-mail:;*Corresponding author(P-RIP3),mixed lineage kinase domain-like protein(MLKL)and phosphorylated MLKL(P-MLKL)prote
8、in expression weredetected by western blot in SVA infected PK-15 cells(PK-15+SVA,MOI 1)and PK-15 cells(mock).Results showed that SVAinfection induced significant increase in P-RIP3 and P-MLKL protein expression in PK-15 cells(0.05),indicating that SVAactivates programmed necrosis.We then tested the
9、expression level and the mRNA copies of SVA nonstructural protein 3D inSVA infected PK-15 cells(MOI 1)treated with GSK843(PK-15+SVA+GSK843),a RIP3-specific inhibitor,by western blot andqPCR after 12 hours,24 hours,and 48 hours post-infection.The results showed that SVA 3D protein expression and SVA
10、mRNAcopies significantly increased in infected cells compared to that of the mock group(0.05).To test the effect of autophagy onSVA replication,the expression of autophagy-related protein microtubule-associated protein 1 light chain 3(LC3),and the mRNAtranscript levels of IL-6,IL-1茁,TNF-琢 and IFN-茁
11、were detected in SVA infected,autophagy protein 5 knock-down PK-15 cells(ATG5 KD).Results showed that the expression of LC3-II instead of LC3-I,was significantly down-regulated in SVA infectedPK-15 cells.When treated with GSK843,the expression of LC3-II instead of LC3-I significantly increased in SV
12、A infected PK-15cells compared to that mock treated infected cells.SVA 3D protein expression levels markedly decreased in SVA infected ATG5KD cells compared to SVA infected PK-15 cells.qPCR results showed that mRNA transcript levels of four cytokines weresignificantly up-regulated in SVA infected PK
13、-15 cells compared to that of the mock infection cells(0.05,0.001,0.0001),when in presence of GSK843,and mRNA transcription levels of four cytokines were significantly down-regulated in SVA infectedPK-15 cells(0.05,0.001,0.0001).Our results showed for the first time that RIP3 could regulate autophag
14、y,thus affectingthe replication of SVA and participating in the regulation of the occurrence of autophagy and the expression of inflammatoryfactors.These results provided an important scientific basis for further elucidating the pathogenic mechanism of SVA and itsprevention and treatment.Key words:S
15、eneca virus A;receptor-interacting protein kinase-3;viral replication;autophagy;programmed necrosisA型塞内卡病毒(Seneca virus A,SVA)是小核糖核酸病毒科()塞内卡病毒属的唯一成员1-2,于2007年首次在美国猪中分离到后,多个国家相继出现该病毒,该病毒感染后引起发病猪鼻镜及蹄冠处出现水疱、创面溃烂,导致跛足甚至死亡,严重危害养猪业的健康发展3。SVA是单股正链RNA病毒,无囊膜,呈典型的二十面体对称结构,基因组全长约7.3 kb,含一个开放阅读框(Openreading fra
16、me,ORF),编码4种结构蛋白(VP1、VP2、VP3、VP4)和 8 种 非 结 构 蛋 白(L、2A、2B、2C、3A、3B、3C、3D)4。研究发现,SVA具有逃逸宿主固有免疫应答促进其自身复制的能力5。SVA 3A蛋 白 通 过 抑 制 视 黄 酸(维 甲 酸)诱 导 基 因 蛋 白-I(Retinoic acid inducible gene-I,RIG-I)的表达从而抑制IFN干扰宿主细胞固有免疫应答6。SVA 3C蛋白参与诱导的细胞凋亡促进SVA复制7-8。SVA的3D相对保守,常被用来建立SVA的检测方法9。此外,SVA感染诱导E2泛素结合酶UBE2L6的表达促进SVA的复制
17、10。有研究通过高通量测序发现宿主细胞中的LncRNA也参与SVA感染宿主的过程11。但作为一种新发病病原,SVA的致病机制尚未阐明。受体相互作用蛋白激酶3(Receptor-interactingprotein kinase 3,RIP3)是RIP家族中的主要成员之一12,与RIP1形成坏死小体,激活混合系激酶区域样 蛋 白(Mixed-lineage kinasedomain-likeprotein,MLKL),诱发细胞程序性坏死。RIP3不仅是细胞程序性坏死过程中的关键调控分子13,也是促进炎性反应过程中不可或缺的分子14,在炎症和抗病毒应答中发挥重要作用。有研究报道RIP3的激活可以抑
18、制自噬进而促进柯萨奇病毒B3的复制15,而柯萨奇病毒A组 6型(CA6)的非结构蛋白3D可直接靶向RIP3诱导细胞程序性坏死而促进病毒自身增殖16。但RIP3是否参与调控SVA复制尚未见报道。本研究以SVA感染PK-15细胞为模型,利用特异性抑制剂GSK843抑制PK-15细胞的RIP3活性,检测RIP3对SVA复制的影响,并初步探究其分子作用机制,为进一步阐明SVA的致病机制及其感染的防制提供重要的科学依据。1材料与方法1.1主要实验材料PK-15、敲低ATG5(自噬蛋白5)马潇雨,等.RIP3 对 A 型塞内卡病毒复制影响的机制研究第 6 期605的PK-15细胞(ATG5 KD)及SVA
19、株均由本实验室保存。RIP3抑制剂GSK843购自MCE公司;GeneJETRNA 纯化试剂盒购自Thermo Fisher公司;反转录试剂盒购自TOYOBO公司;RIPA细胞裂解液购自Bey-otime公司;2伊蛋白上样缓冲液购自SIGMA公司;兔源MLKL多克隆抗体(PAb)和鼠源茁-tubulin单克隆抗体(MAb)购自Proteintech公司;兔源磷酸化MLKL(P-MLKL)PAb和兔源磷酸化RIP3(P-RIP3)MAb购自Abcam公司;兔源LC3B PAb购自Cell Signaling Tech-nology公司;ECL显色 液、兔源RIP3 PAb及兔源GAPDH PAb
20、均购自Affinity;羊抗鼠IgG-HRP和羊抗兔IgG-HRP购自Invitrogen公司;鼠源抗SVA 3D PAb由本实验室保存。1.2引物设计与合成根据 GenBank 中猪源TNF-琢基 因(JF831365.1)、IFN-茁 基 因(NM_001003923.1)、IL-6基因(JQ839263.1)和IL-1茁基因(XM_021085847.1)序列,利用Primer 5.0设计荧光定量PCR(qPCR)检测引物(表1),由生工生物工程(上海)股份有限公司合成。同时,参照文献17合成GAPDH引物,实验设GAPDH基因作为对照基因。1.3SVA感染细胞中RIP3、磷酸化RIP3
21、(P-RIP3)、MLKL与磷酸化MLKL(P-MLKL)蛋白表达的westernblot检测本实验分别设立两个实验组和一个对照组。实验组1(PK-15+SVA)为采用SVA(MOI 1)感染的PK-15细胞。实验组2(PK-15+SVA+GSK843)为SVA(MOI 1)感染的GSK843处理的PK-15细胞,具体操作为:用特异性抑制RIP3活性的抑制剂GSK843(20 滋mol/L)预处理PK-15细胞 30 min后(前期预实验已证明该浓度GSK843不影响细胞活性),加入SVA(MOI 1)和相同浓度的GSK843孵育 1 h后,在含等浓度的GSK843的2%FBS的DMEM培养液
22、中37,5%CO2培养24 h后收集细胞。实验同时设未感染SVA的PK-15细胞为对照组(Mock)。利用RIPA裂解液裂解各组 细 胞,分 别 以 兔 抗 RIP3 PAb(1 颐1 000)、兔 抗P-RIP3 MAb(1颐1 000)、兔抗MLKL PAb(1颐1 000)、兔抗P-MLKL PAb(1颐1 000)和GAPDH PAb(1颐3 000)为一抗,羊抗兔IgG-HRP(1颐7 500)为二抗,经west-ern blot检测RIP3、P-RIP3、MLKL与P-MLKL蛋白的表达情况。1.4抑制RIP3磷酸化对SVA复制影响的检测在SVA感染后12 h、24 h和48 h时
23、收集1.3中各组细胞,利用RIPA裂解液裂解各组细胞,分别以兔抗P-RIP3MAb(1颐1 000),鼠抗3D PAb(1颐1 000)和鼠抗茁-tublinMAb(1颐20 000)为一抗,羊抗兔IgG-HRP(1颐7 500)羊抗鼠IgG-HRP(1颐7 500)为二抗,经western blot检测各组细胞中SVA 3D蛋白的表达。根据上述检测结果,选择最佳时间点的PK-15+SVA组和PK-15+SVA+GSK843组的细胞,利用GeneJET RNA 纯化试剂盒提取总RNA,经分光光度仪核酸定量后反转录为cDNA,以此为模板,采用文献17中SYBR GreenqPCR方法检测各组SV
24、A 3D蛋白基因mRNA转录水平。1.5抑制RIP3磷酸化对细胞自噬影响的westernblot检测收集1.4中培养至感染后24 h时的PK-15+SVA组和PK-15+SVA+GSK843组细胞,利用RIPA裂解液裂解细胞后提取总蛋白,分别以兔抗 LC3 PAb(1颐1 000)和兔抗 GAPDH PAb(1颐3 000)为一抗,羊抗兔 IgG-HRP(1颐7 500)为 二 抗,经 western blot 检 测PK-15+SVA与PK-15+SVA+GSK843组细胞中LC3蛋白的表达情况,分析RIP3 磷酸化对细胞自噬影响。1.6敲低ATG5对SVA复制影响的western blot
25、检测以SVA(MOI 1)分别感染PK-15细胞(WT)和ATG5KD细胞,37、5%CO2培养24 h后收集各组细胞,利用RIPA裂解液裂解各组细胞,分别以鼠抗3D PAb(1颐1 000)和兔抗 GAPDH PAb(1颐3 000)为一抗,羊抗鼠IgG-HRP(1颐7 500)和羊抗兔IgG-HRP(1颐7 500)为二抗,经western blot检测敲低ATG5后对SVA 3D蛋白表达的影响,分析ATG5对SVA复制的影响。1.7抑制RIP3磷酸化对SVA感染细胞中炎症因子mRNA转录水平影响的qPCR检测收集1.4中感染SVA 24 h后的各组细胞,利用GeneJET RNA 纯化试
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