雞傳染性支氣管炎病毒(Avian infectious bronchitis virus,IBV)引起雞的一種急性、高度接觸性傳染病-雞傳染性支氣管炎(Avian infectious bronchitis,IB)。IBV nsp15 蛋白具有核酸內切酶(EndoU)活性,EndoU 活性缺失可使IBV 復制出現(xiàn)缺陷,同時降低對雞的致病性,表明nsp15 蛋白是IBV 重要的毒力因子。但是nsp15 影響IBV 復制及其與宿主相互博弈的分子機制尚不清楚。
近期發(fā)表于《Journal of Virology》的研究論文,對IBV nsp15 影響病毒復制的分子機制進行了研究,并取得重要成果。細胞應激顆粒(Stress granules,SGs)通過調節(jié)mRNA 翻譯和定位,以及整合細胞內信號和抗病毒反應,在基因表達調節(jié)中發(fā)揮重要作用,常被病毒作為調控細胞環(huán)境的靶標。作者以QX 型IBV 流行株(SD 株)感染雞胚原代腎細胞(CEK)后,觀察細胞中SGs 產(chǎn)生情況,結果顯示僅在感染后12 h觀察到約5%感染細胞產(chǎn)生SGs,其他采樣點均未觀察到SGs 的產(chǎn)生,說明IBV 感染并不誘導感染細胞產(chǎn)生SGs。進一步作者以亞砷酸鹽(Ars)為陽性刺激物誘導細胞產(chǎn)生SGs,觀察IBV 感染對Ars 誘導產(chǎn)生的eIF2a 依賴的SGs 是否具有抑制作用。結果表明在Ars處理后可誘導80%以上的CEK 細胞產(chǎn)生SGs,而在IBV 感染的細胞中,僅有約20%的細胞觀察到SGs,大部分IBV 感染的細胞并未觀察到SGs 的產(chǎn)生。說明IBV感染顯著抑制細胞中SGs的產(chǎn)生。
作者前期研究觀察到IBV nsp15 在轉染細胞后可以抑制PKR 的激活,PKR 激活后進一步磷酸化eIF2a,引起細胞蛋白質翻譯抑制,進而誘導SGs 產(chǎn)生,因此推測IBVnsp15可能在病毒抑制SGs產(chǎn)生過程中發(fā)揮作用。作者發(fā)現(xiàn)轉染nsp15-WT 后,細胞中未觀察到SGs 的產(chǎn)生,而在空載和突變質粒轉染組中可以觀察到30%~40%的細胞產(chǎn)生SGs。進一步利用反向遺傳構建拯救病毒株IBV rSD-WT 和EndoU 活性缺失病毒株(rSD-H238A 和rSD-Y334A),將上述拯救病毒株及親本病毒感染CEK 細胞后,發(fā)現(xiàn)親本病毒感染后未觀察到明顯的SGs產(chǎn)生;但當rSD-H238A和rSDY334A 感染后觀察到明顯的SGs 形成,同時病毒復制出現(xiàn)缺陷。以上結果表明,nsp15是IBV抑制SGs形成的關鍵蛋白,且抑制功能與蛋白的EndoU活性相關。
IBV nsp15 EndoU 活性缺失導致病毒在CEK 細胞中的復制能力下降,且病毒N蛋白的分布形態(tài)與親本病毒也存在差異,其是否與誘導SGs 產(chǎn)生有關,為闡明這一問題,作者在研究中對EndoU活性缺失病毒株感染細胞后SGs相關蛋白TIA1的分布形態(tài)以及與病毒N 蛋白和dsRNA 的定位情況進行觀察,發(fā)現(xiàn)TIA1 蛋白從原來的彌散分布的形態(tài)聚集成為較大的顆粒狀態(tài),表現(xiàn)出一種非典型的SGs 的形態(tài),且與病毒的N蛋白和dsRNA 存在部分共定位情況。作者推測TIA1蛋白可能是在病毒EndoU 活性缺失之后影響病毒復制的關鍵因素,接著在CEK 細胞中過表達雞源TIA1蛋白,TIA1 蛋白穩(wěn)定表達后進行病毒感染,發(fā)現(xiàn)感染后12 h,轉染PRK-EGFP(對照組)和PRK-EGFPTIA1(實驗組)細胞中,N 蛋白的合成量未見明顯差異,但是到24 h,過表達TIA1 蛋白的CEK 細胞N 蛋白的合成出現(xiàn)明顯抑制,而表達EGFP 的細胞中N 蛋白的合成顯著增多。檢測CEK 細胞過表達TIA1 后IBV 的復制動態(tài),同樣驗證了這一結果,表明在細胞中過表達TIA1 蛋白可以影響IBV 的復制,提示SGs相關蛋白TIA1可能是潛在的抗病毒因子之一。
該研究證明了QX 型IBV 感染后不會誘導細胞產(chǎn)生明顯的SGs,且IBV nsp15 蛋白的EndoU 活性是抑制SGs 產(chǎn)生的關鍵因素,同時SGs 相關蛋白TIA1 是潛在的抗病毒因子,為后續(xù)深入闡明IBV nsp15 蛋白調控冠狀病毒復制的分子機制奠定基礎。