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        豬流行性腹瀉病毒蛋白拮抗宿主天然免疫應答的研究進展

        2020-12-21 09:20:04成溫玉白云賈懷杰強桃艷趙鴻遠張博藝郭曉薈
        生物技術通報 2020年12期
        關鍵詞:干擾素宿主通路

        成溫玉 白云 賈懷杰 強桃艷 趙鴻遠 張博藝 郭曉薈

        (1. 安康學院 現(xiàn)代農業(yè)與生物科技學院,安康 725000;2. 中國農業(yè)科學院蘭州獸醫(yī)研究所 家畜疫病病原生物學國家重點實驗室農業(yè)農村部獸醫(yī)公共衛(wèi)生重點實驗室,蘭州 730046)

        腹瀉病是困擾當前養(yǎng)豬業(yè)的主要疾病之一,不僅影響豬群的生產性能、降低飼料轉化率和增加養(yǎng)殖成本,而且還會引起豬只的死亡,干擾豬肉市場的穩(wěn)定性。冠狀病毒是引起豬腹瀉病主要病毒性病原之一,其中以豬流行性腹瀉病毒(Porcine epidemic diarrhea virus,PEDV)引起的腹瀉病尤為嚴重,可導致仔豬100%的發(fā)病率和死亡率,患畜主要表現(xiàn)為厭食、嘔吐、嚴重腹瀉和脫水等癥狀[1]。自1978年首次在英國發(fā)現(xiàn)PED以來,全球各大養(yǎng)豬國家均有報道且均發(fā)生過爆發(fā)的情況,是當前養(yǎng)豬業(yè)重視的豬病之一[2-3]。在我國,早在1984年就確認并分離到PEDV,而在隨后的26年里該病毒僅引起部分豬場零星發(fā)病,直到2010年10月PEDV引起的豬急性腹瀉突然爆發(fā)并迅速席卷全國,給養(yǎng)豬業(yè)造成嚴重的經濟損失[2-3]。

        天然免疫是機體非特異性抵御病原感染和有害物質入侵的第一道防線,并啟動和參與獲得性免疫應答。天然免疫系統(tǒng)中的多種成分包括模式識別受體、信號轉導及調節(jié)因子、Ⅰ型-III型干擾素(Interferon,IFN)、干擾素刺激基因(Interferonstimulated genes,ISGs)和趨化因子從多個層面參與并抑制病原的感染。然而,病原在與宿主長期的相互作用過程中進化出一套能夠逃逸和破壞宿主免疫系統(tǒng)的機制,通過拮抗宿主天然免疫信號通路的激活,逃逸免疫應答,促進自身增殖,維持其在宿主體內的生存[4]。PEDV具有典型的免疫抑制能力,依賴于自身編碼的免疫拮抗蛋白和隱藏自身病原體相關分子模式(dsRNA)逃逸宿主的免疫反應[5]。研究證實,PEDV至少編碼10種蛋白參與拮抗宿主天然免疫反應,但目前人們對其逃逸機制認識不深[6]。為了進一步認識PEDV拮抗宿主天然免疫應答機制,深入探究病原的致病機理,本文就PEDV蛋白如何拮抗宿主天然免疫應答進行總結,以期為疫苗的創(chuàng)制奠定基礎。

        1 PEDV基因組結構

        與其他冠狀病毒科的成員類似,PEDV屬于囊膜病毒,包含單股正鏈RNA基因組,由至少7個開放閱讀框(Open reading frame,ORF)以5'UTRORF1a-ORF1b-S-ORF3-E-M-N-3'UTR為順序組成近乎28 nt大小的基因組,共編碼2個多聚蛋白前體(pp1a和pp1ab)、4個結構蛋白(S、E、M和N)和1個輔助蛋白(ORF3)。其中基因組5'端的ORF1a和ORF1b基因占據整個基因組2/3,編碼的兩個病毒復制酶多聚蛋白(pp1a和pp1ab)經剪切加工后形成16個成熟的非結構蛋白(nsp1-nsp16),參與病毒RNA的復制和轉錄;其余靠近3'端的1/3基因組編碼4個結構蛋白和輔助蛋白ORF3[7]。值得注意的是,編碼輔助蛋白ORF3的基因位于S基因和E基因之間,屬PEDV特異性基因,與病毒毒力密切相關[8]。

        2 PEDV蛋白抑制宿主天然免疫應答

        2.1 非結構蛋白

        冠狀病毒非結構蛋白屬于早期蛋白,主要參與病毒RNA的合成。然而越來越多的研究發(fā)現(xiàn),其中nsp1、nsp3、nsp5、nsp7、nsp14、nsp15和nsp16還參與對宿主免疫調節(jié)的功能[5-6,8]。在病原感染早期,上述非結構蛋白通過多種方式抑制宿主天然免疫應答,為病毒的侵入和復制創(chuàng)造機會。

        2.1.1 nsp1 nsp1大小為110個氨基酸,是pp1a蛋白N端剪切后的產物,僅表達于α和β冠狀病毒屬的各成員中,但其序列在α和β屬各成員中卻表現(xiàn)出較大的變異性,是種屬特異性基因[9]。PEDV nsp1定位在宿主細胞的線粒體、內質網和高爾基體中,參與病毒基因的表達[10]。近幾年,多個研究發(fā)現(xiàn)nsp1也參與了宿主基因調節(jié)并逃避宿主免疫應答(圖1)。在拮抗宿主干擾素通路中,nsp1依賴于蛋白酶體途徑降解宿主胞核中的CBP蛋白,使得后者不能與IRF3組裝,從而阻礙I型干擾素及其ISGs的表達[11]。同時nsp1也能夠抑制III型干擾素IFN-λ的抗病毒活性[12]。研究發(fā)現(xiàn),在PECDQ,LLC-PK1和MARC-145細胞中,nsp1通過阻礙IRF1入核,降低細胞中病毒活化的過氧化物酶體數(shù)量來干擾IFN-λ的產生。進一步利用突變體的研究發(fā)現(xiàn),nsp1干擾IFN-λ產生的能力主要依賴于其序列中保守的氨基酸區(qū)域[12]。同時,對同屬α冠狀病毒TGEV nsp1的結構研究證實,第91-95位氨基酸序列高度保守,是構成nsp1蛋白抑制宿主調控免疫應答的主要基序,決定TGEV的毒力[13]。

        除拮抗宿主干擾素通路外,nsp1還具有阻礙NF-κB核轉移,影響IFN-β及多個細胞因子(TNF-α、IL-1β、IL-6、IL-15和IL-17)表達的能力[14]。在PEDV感染LLC-PK1細胞早期,促炎性細胞因子的表達受到抑制,nsp1通過靶向干擾IκBα的磷酸化和泛素化,阻礙了p65亞基的核移位,從而切斷NF-κB信號激活通路,抑制一系列抗病毒細胞因子的表達(圖1)。

        圖1 PEDV蛋白拮抗宿主天然免疫信號通路

        2.1.2 nsp3 冠狀病毒nsp3是一個多結構域的大分子蛋白,包含重要的泛素樣結構域和木瓜樣蛋白酶(Papain-like protease,PLpro)結構域,且這些結構域在不同種屬的冠狀病毒成員中存在較大的結構差異。nsp3因其具有PLpro活性,在病毒復制過程中,參與了病毒復制轉錄復合體的形成,依賴于自身PLpro結構域與nsp5的3CLpro結構域共同完成了對前體多聚蛋白pp1a和pp1ab的加工[15]。同樣,nsp3拮抗宿主天然免疫應答也依賴于其PLpro活性。Xing等[16]研究證實,PEDV nsp3蛋白借助PLpro的去泛素化活性阻礙STING和RIG-I泛素化,從而干擾STING和RIG-I介導的I型干擾素通路的激活,致使宿主I型干擾素以及ISGs的表達受阻(圖1)。此外,來自于對SARS-CoV和TGEV nsp3的研究證實,nsp3還可通過抑制IκBα的泛素化以及p56的磷酸化阻止NF-κB介導的細胞因子應答反應[17]。因此,nsp3抗宿主免疫應答主要依賴于其PLpro活性,而nsp3是否具有其他抑制宿主免疫應答的機制有待進一步探究。

        2.1.3 nsp5 nsp5是一種具有蛋白水解功能的3C樣蛋白酶(3C-like protease,3CLpro),富含組氨酸和半胱氨酸,在所有冠狀病毒間具有很高的保守型。該蛋白是冠狀病毒的主蛋白酶,通常以二聚體的形式負責對病毒多聚前體蛋白pp1ab進行切割形成nsp4-nsp16[18]。除具有切割病毒自身蛋白的功能外,nsp5也能切割宿主蛋白。Wang等[19]起初發(fā)現(xiàn),nsp5具有降低仙臺病毒(Sendai virus,SEV)誘導IFN-β表達能力的現(xiàn)象,進一步研究證實nsp5能夠靶向切割天然免疫RIG-I/MDA5信號通路上的重要接頭分子NEMO,從而破壞宿主產生I型干擾素。nsp5依賴于其保守的組氨酸和半胱氨酸催化位點切割NEMO位于第231位的谷氨酸殘基,致使NEMO喪失激活下游信號分子的能力,阻礙I型干擾素生成(圖1)。同樣,PDCoV的nsp5也能通過切割宿主NEMO抑制IFN-β的產生,且切割位點也位于NEMO的第231氨基酸殘基,這與nsp5在冠狀病毒中具有較高保守性密切相關[20]。此外,PDCoV的nsp5還能抑制IFN-α介導的ISGs轉錄,其通過靶向切割I型干擾素下游JAK-STAT通路中的關鍵分子STAT2抑制ISGs的表達,從而拮抗I型干擾素的信號轉導[21]。盡管nsp5切割STAT2的能力僅存在于PDCoV中,但有研究發(fā)現(xiàn)PEDV能夠抑制感染細胞中STAT1的表達。Guo等[22]發(fā)現(xiàn),PEDV依賴于宿主的泛素蛋白酶系統(tǒng)降解病毒誘導的STAT1,進而降低其下游I型干擾素的表達(圖1)。另外,在PEDV感染的細胞中出現(xiàn)STAT3被激活的現(xiàn)象,作為負調控I型干擾素表達的JAK2-STAT3通路中關鍵分子STAT3,其上游的關鍵性配體——表皮生長因子(Epidermal growth factor,EGF)在被PEDV激活的EGFR競爭性結合后處于激活狀態(tài),導致I型干擾素表達受阻[23](圖1)。上述PEDV通過降解STAT1和激活STAT3途徑抑制干擾素表達的能力已經得到充分證實,但參與調節(jié)此過程的病毒蛋白尚未明確,有待進一步驗證。

        2.1.4 nsp7 PEDV非結構蛋白7是一包含83個氨基酸的蛋白質,在不同毒株間高度保守,主要定位于細胞質[24]。病毒在復制過程,nsp7與nsp8形成多聚體復合物,參與病毒RNA合成和病毒粒子組裝。同時,多篇文獻證實nsp7具有調節(jié)宿主I型干擾素表達的功能[11,24-25]。利用雙熒光素酶報告系統(tǒng)和熒光定量PCR證實,nsp7能夠抑制IFN-α介導的ISRE啟動子活化和ISGs的表達,進一步研究發(fā)現(xiàn)PEDV nsp7通過與宿主轉運蛋白α1(Karyopherin α1,KPNA1)競爭性結合STAT1,阻礙了KPNA1與STAT1的相互識別,導致干擾素刺激因子3(Interferon-stimulated gene factor 3,ISGF3)核轉運受阻,從而抑制I型干擾素及其相關基因的表達[25]。ISGF3是STAT1、STAT2與IRF9三者形成的復合體,nsp7除了與STAT1結合之外,還可以靶向結合于STAT2的DBD結構域(DNA-binding domain),但并不影響ISGF3的形成[25](圖1)。

        2.1.5 nsp15 nsp15是冠狀病毒的內切核糖核酸酶,參與病毒RNA的合成。起初,nsp15被認為是病毒復制復合體的重要組分,后來的研究發(fā)現(xiàn)其并非在病毒復制時所必須,而是在拮抗宿主免疫應答中發(fā)揮重要作用[26]。Zhang等[11-12]通過雙熒光素報告酶系統(tǒng)篩選抑制干擾素應答功能的PEDV蛋白質時,鑒定出nsp15分別具有抑制Poly(I:C)誘導的IFN-β和IFN-λ激活的功能。Deng等[27]通過反向遺傳技術建立的PEDV感染性克隆證實,nsp15必須依賴其內切核糖核酸酶活性拮抗宿主I型(IFN-β)和III型干擾素(IFN-λ)應答。病毒喪失核糖核酸酶活性后激活細胞(LLC-PK1)中I型(IFN-β)和III型干擾素大量表達,導致其在豬上皮細胞中的增殖能力減弱。同時,喪失核糖核酸酶活性的PEDV對仔豬的致病力也顯著降低[27]。然而,針對PDCoV nsp15的研究發(fā)現(xiàn),該蛋白也具有抑制SEV誘導的IFN-β激活的能力,但并非依賴于nsp15核糖核酸酶活性,而是通過靶向抑制NF-κB p65亞基的激活和核移位阻斷下游I干擾素通路的活化,從而拮抗宿主的免疫應答[28]。上述研究結果表明,PEDV和PDCoV依賴于nsp15通過不同形式拮抗宿主天然免疫應答,然而我們依然不明確PEDV如何利用nsp15的核糖核酸酶活性發(fā)揮抗宿主I型(IFN-β)和III型干擾素(IFN-λ)應答。有文獻推測,病毒在復制時nsp15與其他非結構蛋白在宿主細胞中構成雙膜結構的小囊泡,包裹病毒RNA以逃避其被宿主核酸識別受體的識別[28],但其具體機制有待進一步證實。

        2.1.6 nsp16 冠狀病毒編碼的nsp16是一種2'氧位甲基轉移酶,主要參與病毒RNA的合成,其氨基酸序列高度保守,存在Lys-Asp-Lys-Glu(KDKE)四個一組的氨基酸基序是維持甲基轉移酶活性的關鍵[29]。dsRNA作為RNA病毒復制過程中的中間產物,其能被宿主模式識別受體(PPRs)識別并誘導機體干擾素應答。為了逃避宿主免疫系統(tǒng)對dsRNA的識別,冠狀病毒在復制過程中,借助nsp14的甲基轉移酶結構域和nsp16甲基轉移酶活性與nsp10協(xié)同作用對病毒RNA的5'端進行加帽反應,避免病毒RNA受宿主核酸識別受體的識別[29]。針對PEDV拮抗宿主干擾素的研究發(fā)現(xiàn),nsp16依賴其甲基轉移酶活性通過抑制IRF3磷酸化阻斷RIG-I和MDA5引發(fā)的天然免疫信號通路發(fā)揮抗宿主免疫反應,其保守的KDKE基序是阻礙IFN-β和ISRE啟動子激活的關鍵[30](圖1)。當人為缺失或者突變病毒nsp16的KDKE基序后,病毒誘發(fā)強大的干擾素應答反應[30]。同時nsp10具有協(xié)同nsp16抑制宿主I型干擾素應答的能力,而nsp10自身卻無此功能,這可能與nsp10參與激活nsp16甲基轉移酶活性有關[31]。同樣,來自MERS-CoV nsp16的研究也證實其具有拮抗宿主I型干擾素應答的能力,并且突變其保守KDKE基序的病毒對小鼠具有很好的免疫保護作用[32]。因此,nsp16可作為疫苗設計的良好靶點。

        除上述幾種非結構蛋白外,nsp14也被證實能夠抑制IFN-β啟動子活性,nsp8和nsp14具有抑制III型干擾素IFN-λ1啟動子活性的能力[11-12],但其具體的作用機制尚未見報道。我們對nsp14的功能預測顯示,其具有外切酶核酸活性和N7甲基轉移酶活性。利用反向重組技術構建的缺失N7甲基轉移酶活性的PEDV感染細胞后,病毒的增殖不受影響但對外源性IFN-β敏感性增加,表明nsp14的N7甲基轉移酶活性在抗IFN-β的應答中起到關鍵性的作用(待發(fā)表)。然而目前我們尚未發(fā)現(xiàn)nsp14拮抗宿主I型干擾素應答具體機制。

        2.2 結構蛋白

        在位于PEDV基因組的3'端,編碼4個結構蛋白,即棘突蛋白S(Spike)、包膜蛋白E(Envelope)、膜蛋白M(Membrane)和核衣殼蛋白N(Nucleocapsid),主要參與病毒構成。利用異位表達研究發(fā)現(xiàn),其中E、N和M表現(xiàn)出抑制IFN-β和IRF3活性的能力。此外還參與宿主內質網應激和NF-κB激活反應。

        2.2.1 棘突蛋白S 棘突蛋白S屬于I型糖蛋白,包含S1和S2兩個亞基并以三聚體的形式存在于病毒粒子表面,決定病毒的宿主范圍和組織嗜性[33]。S1亞基又含有N端區(qū)域(N-terminal domain,S1-NTD)和 C端 區(qū) 域(C-terminal domain,S1-CTD),二 者均屬于PEDV的受體結合域,其中S1-CTD識別并特異性結合宿主受體氨肽酶N(Aminopeptidase N,APN),而S1-NTD則可以與病毒的輔助性受體糖結合[34]。病毒入侵細胞時借助于S蛋白與宿主細胞表面受體結合并通過膜融合的形式進入胞內。盡管利用雙熒光素酶報告系統(tǒng)未發(fā)現(xiàn)S蛋白具有抑制I型干擾素的能力,然而在PEDV感染的腸細胞中,S蛋白表現(xiàn)出削弱宿主I型干擾素應答的潛能[23]。Yang等[23]發(fā)現(xiàn),S蛋白能與宿主表皮生長因子受體(Epidermal growth factor receptor,EGFR)結 合并使EGFR激活,活化后的EGFR進一步激活下游JAK2-STAT3通路。作為負調控I型干擾素表達的STAT3被激活后,反過來抑制I型干擾素的產生,從而促進病毒感染。此外,S1亞基具有誘導細胞凋亡的能力[35],雖然細胞凋亡阻礙了病毒復制并暴露細胞中的病毒,但同時也有利于病毒釋放以及逃避宿主胞內強烈的免疫應答反應。

        2.2.2 囊膜蛋白E和膜蛋白M E蛋白是由76個氨基酸組成的分子量約為 8.8 kD最小的結構蛋白,在PEDV出芽過程中扮演重要的角色[36]。該蛋白在病毒感染過程中主要定位于內質網,有研究證實其能夠通過上調宿主葡萄糖調節(jié)蛋白(Glucose-regulated protein 78,GRP78)的表達誘導感染細胞的內質網應激反應,同時激活NF-κB活性并上調炎癥因子IL-8和抗凋亡分子Bcl-2的表達[37]。據此,該研究推測E蛋白通過激活NF-κB上調IL-8和Bcl-2的表達分別促進細胞炎性反應和限制細胞凋亡,維持病毒在細胞中增殖。

        膜蛋白M分子量大小約為30 kD,在冠狀病毒中高度保守,定位于整個宿主細胞中,主要參與病毒粒子的組裝和出芽。早期研究發(fā)現(xiàn),PEDV M蛋白可誘導宿主產生IFN-α和特異性抗體,還能介導細胞融合,因此被作為病毒抗體疫苗的候選靶點[38]。與E蛋白類似,盡管M蛋白不具有拮抗I型和III型干擾素的能力,然而其能夠抑制細胞周期素A(cyclin A)阻礙腸道上皮細胞生長使其停滯在細胞周期的S期,暗示病毒可能通過干擾細胞周期促進其增殖[38]。

        2.2.3 核衣殼蛋白N N蛋白是所有PEDV編碼的結構蛋白中表達最豐富、最保守的蛋白,大小為55-58 kD,主要定位于宿主細胞胞質中,參與病毒基因組轉錄和合成、病毒粒子組裝以及宿主應激和免疫反應[39]。N蛋白作為病毒逃逸宿主免疫應答策略的一部分,具有拮抗I型和III型干擾素的能力。利用雙熒光素酶報告實驗顯示,異位表達的N蛋白分別具有抑制SEV誘導的IFN-β產生和poly(I:C)誘導的IFN-λ3的啟動子活性,同時還能抑制轉錄因子IRF3和NF-κB的激活[11-12](圖1)。作為RIGI/MDA5介導I型干擾素通路中的關鍵蛋白,TBK1受到N蛋白的靶向作用,從而阻斷了TBK1對IRF3的激活,造成下游IFN-β和ISGs表達受阻[40]。在抑制IFN-λ3表達的通路中,N蛋白被發(fā)現(xiàn)能夠阻止IPEC-J2細胞中NF-κB和IRF3的激活,因此N蛋白有可能通過抑制NF-κB和IRF3的激活破壞IFN-λ3對病毒的應答[41]。同樣,在Zhang等[12]對PEDV蛋白抑制III型干擾素表達的篩選研究中,也發(fā)現(xiàn)N蛋白具有拮抗IFN-λ1活性的能力,但其具體機制尚未深入研究。

        然而,與上述N蛋白抑制NF-κB激活的現(xiàn)象相反,Cao等[42]發(fā)現(xiàn)在IECs細胞中過表達PEDV的N蛋白能顯著激活NF-κB,且NF-κB的激活活性依賴于N蛋白的表達劑量和蛋白的中間序列,N蛋白對NF-κB的激活能力主要依靠宿主TLR2信號通路的參與(圖1)。同時他們還發(fā)現(xiàn)TLR3和TLR9也參與了PEDV誘導的NF-κB激活,但其具體機制未見報道。此外,Xu等[43]也證實N蛋白能激活IECs細胞中NF-κB并誘導細胞內質網應激反應、上調IL-8和Bcl-2的表達,同時還能通過降解細胞周期素A阻礙腸道上皮細胞生長使其停滯在細胞周期的S期。這與E蛋白的作用相似,很可能N蛋白也是通過限制細胞凋亡,利于病毒在細胞中復制。另外發(fā)現(xiàn),N蛋白可穿梭于胞質和胞核之間,與核仁磷酸蛋白1(Nucleophosmin,NPM1)存在相互作用[44]。NPM1作為凋亡抑制蛋白,受caspase-3的靶向切割后會促進細胞凋亡。在PEDV感染的過程中,NPM1表達上調且過表達能促進PEDV的增殖,盡管N蛋白入核過程不依賴于NPM1的作用,但N蛋白的結合保護NPM1免受caspase-3的水解,利于細胞生存,促進病原的增殖[44]。

        2.3 輔助蛋白

        ORF3作為PEDV唯一的輔助蛋白,大小約為25 kD,與病毒的毒力強弱和復制密切相關。對比野生、細胞培養(yǎng)株和弱毒疫苗株的ORF3序列發(fā)現(xiàn),弱毒疫苗株和細胞培養(yǎng)株出現(xiàn)30-51核苷酸的缺失,因此常被用于強弱毒株診斷的依據[45]。ORF3主要定位于細胞質中,部分存在于內質網和高爾基體等細胞器,其可與S蛋白共定位于感染細胞中的核周間隙和囊泡狀結構中,且二者存在相互作用調節(jié)病毒復制[46]。盡管通過雙熒光素酶報告實驗篩選到ORF3也具有抑制I型(IFN-β)和III型(IFN-λ1)干擾素啟動子活性的能力[11-12](圖1),但對其抑制IFN-β和IFN-λ1的具體機制及作用效果并未進行深入研究。與結構蛋白M和N相似,ORF3也表現(xiàn)出調控宿主細胞周期的能力。Ye等[47]利用構建穩(wěn)定表達ORF3蛋白的Vero細胞證實,ORF3通過延長細胞周期的S期和促進囊泡形成的方式以利于病毒增殖。同時相比強毒株的PEDV,穩(wěn)定表達ORF3的Vero細胞更利于弱毒株的增殖。此外,ORF3還具有抑制PEDV誘導的細胞凋亡功能,利用反向遺傳構建的PEDV-ΔORF3感染細胞后,細胞活性顯著降低且活化的caspase-3升高,表明缺失ORF3的病毒促進了細胞凋亡[48]。因此,ORF3在病毒感染過程中不僅可以通過抑制I型和III型干擾素的表達拮抗宿主天然免疫應答,而且能夠直接調控細胞周期、抑制細胞凋亡為病毒增殖創(chuàng)造細胞環(huán)境。

        3 PEDV拮抗宿主免疫的其他方式

        PEDV除了利用上述蛋白拮抗宿主免疫應答外,還采用其他方式逃逸宿主的免疫反應。絲裂原活化蛋白激酶(Mitogen-activated protein kinase,MAPK)通路是機體調控胞內外信號網絡的關鍵,其通路中的關鍵元件包括胞外信號調節(jié)激酶(Extracellular signal-regulated kinases,EKR)、c-Jun氨基末端激酶(c-Jun N-terminal kinases,JNK)和p38。研究發(fā)現(xiàn),PEDV在感染過程中能激活MAPK通路中的EKR和p38促進病毒復制,而被激活的EKR和p38并不能誘導宿主細胞周期停滯和凋亡反應[49](圖1)。鑒于PEDV和ORF3蛋白均具有抑制細胞凋亡的作用,因此,盡管PEDV能激活EKR和p38但不誘發(fā)細胞凋亡反應,這是病毒調控宿主反應的綜合結果,而PEDV是如何激活EKR和p38并促進自身增殖有待進一步探究。

        除了RIG-I和MDA5受體及其信號通路受到PEDV調控外,TLRs家族中的TLR3、TLR4和TLR7-TLR9及其下游關鍵分子TRIF、MyD88和TRAF6在病毒感染仔豬早期時(4 dpi)表達受到抑制,進而阻礙新生兒Fc受體(Neonatal Fc receptor,F(xiàn)cRn)表達及IgG的分泌[50]。同樣,在對比S基因變異毒株(S-INDEL strain)和非變異毒株(non-SINDEL strain)對仔豬免疫應答的影響研究中發(fā)現(xiàn),仔豬腸黏膜中TLR3、TLR4、TLR7-TLR9、TRIF、MyD88和TRAF6的表達也明顯受到抑制,且這些基因的表達在非變異毒株感染的仔豬中被下調的幅度最大,暗示S蛋白在抑制宿主TLRs信號通路中發(fā)揮作用[51]。HSP27是參與IFN-β及其下游ISGs表達的重要分子,通過激活NF-κB促進細胞中IFN-β及其下游ISGs轉錄,具有抗病毒感染的作用。PEDV在Marc-145細胞中增殖過程表現(xiàn)出對HSP27的抑制功能,從而降低IFN-β及其下游ISGs的表達,逃避宿主抗病毒應答[52]。

        4 總結與展望

        病毒與宿主之間的相互作用像是二者之間的一場“軍備競賽”,病毒為了生存依賴于自身編碼的蛋白隱藏病原相關分子模式(PAMPs)逃避并直接阻礙宿主的免疫應答。豬細胞中的TLRs和RLRs能夠識別PEDV在增殖過程中釋放的基因組RNA以及形成的核酸中間物并激活天然免疫抗病毒途徑,產生I型、III型干擾素和大量的ISGs。然而,PEDV編碼的10余種蛋白能夠通過兩種方式拮抗宿主干擾素應答:(1)靶向作用于干擾素通路中的多個信號分子阻斷I型和III型干擾素產生,甚至直接抑制干擾素下游ISGs的生成;(2)借助于病毒蛋白的酶活性修飾RNA結構,逃避宿主對其PAMPs的識別。此外,病毒還通過調控宿主細胞以延長細胞周期或阻礙感染細胞的凋亡為自身增殖創(chuàng)造細胞環(huán)境,而隨著細胞中病毒粒子增加以及相關凋亡信號的累積,細胞不得不啟動凋亡時,又為病毒的釋放和擴散創(chuàng)造了條件。因此,PEDV不僅通過阻礙免疫應答拮抗宿主的清除,還可調控宿主細胞周期和細胞凋亡反應方便自身增殖。

        盡管PEDV基因組結構相對簡單,除了已知參與調控宿主免疫應答的蛋白之外,其他非結構蛋白、結構蛋白以及基因組兩端UTR序列是否具有拮抗和調控宿主天然免疫應答的潛力;nsp8和nsp14拮抗I型和III型干擾素應答的具體機制是什么;它們對病毒的毒力有何影響;病毒誘導的細胞凋亡與天然免疫應答以及凋亡抑制之間有何關系;PEDV感染引起宿主細胞的內質網應激反應和自噬的機制是什么。因此,從宿主免疫學的角度出發(fā),探究病毒編碼蛋白對宿主的免疫調節(jié)作用有助于認識病毒與宿主相互作用關系,同時對疫苗的創(chuàng)制和疾病防控具有重要的指導意義。

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