显微镜下观察到感染ASFV GZ201801株的PAM出现细胞质空泡化和细胞尺寸缩小等严重的细胞病变(CPE)(图1A)。透射电子显微镜还显示,ASFV感染的PAM细胞体积缩小,细胞质密度和核膜密度增加,细胞膜形成囊泡,细胞膜结构完整(图1B)。用1MOI的ASFV感染PAM,并与2.5mM的z-VAD-FMK(泛半胱氨酸氨基转移酶抑制剂)、Belnacasan(半胱氨酸氨基转移酶-1选择性抑制剂)、Fec-statin-1(铁下垂抑制剂)和Necrostatin-1(细胞坏死抑制物)与ASFV组相比,所有药物处理的PAM的存活率均明显提高(图1G),表明ASFV感染可通过多种方式诱导细胞死亡,包括细胞凋亡、下垂、铁下垂和细胞坏死。
以往的研究表明,ASFV GZ201801株可诱导宿主细胞凋亡。因此,作者用Western blotting检测了裂解caspase3蛋白和促凋亡蛋白Bax的表达水平。与对照组相比,ASFV感染使这两种蛋白的表达水平升高。抗凋亡蛋白Bcl2和Bclxl的表达水平先上升后下降(图2A)。检测对照组和ASFV治疗组各时间点的细胞凋亡率,并计算其差值。流式细胞仪检测显示,与对照组相比,ASFV感染组早期细胞凋亡率呈下降趋势,晚期细胞呈上涨的趋势(图2B)。这些根据结果得出,ASFV在感染早期抑制细胞凋亡,在后期激活细胞凋亡。
ASFV感染PAM 3、12和48h后,进行转录测序。分析根据结果得出,与对照组相比,感染3h后有1,775个上调基因和1,449个下调基因,12 h后有3,023个上调基因和2,657个下调基因,48 h后有2,087个上调基因和2,056个下调基因(图3A、C和E)。
在感染后3、12、48h对上调的差异基因进行KEGG分析。感染后3h,差异表达基因在细胞因子-细胞因子受体相互作用、JAK-STAT信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、C型凝集素受体信号通路、IL-17信号通路、Toll样受体信号通路、HIF-1信号通路、Th17细胞分化、趋化因子信号通路、造血细胞谱系、丝裂原活化蛋白激酶信号通路、Th1和Th2细胞分化、RIG-L样受体信号通路中显著丰富(图3B)。感染后12h,细胞因子-细胞因子受体相互作用、NOD样受体信号通路、Toll样受体信号通路、肿瘤坏死因子信号通路、IL-17信号通路、C型凝集素受体信号通路和JAK-STAT信号通路均显著丰富(图3D)。感染后48h,DEGS在破骨细胞分化、剪接体、代谢途径、溶酶体、细胞凋亡、吞噬小体和C型凝集素受体信号通路中显著丰富(图3F)。
这些根据结果得出,ASFV在感染早期激活JAK2-STAT3信号通路,在感染后期激活细胞凋亡通路。利用KEGG途径富集化分析网站分析JAK2-STAT3途径的相关因素。IL-6细胞因子被发现激活JAK2-STAT3途径,促进STAT3在细胞核中的磷酸化,上调下游蛋白Bcl2和Bclxl的表达,进而达到抗凋亡作用(图3G)。
由于ASFV感染可诱导细胞凋亡,作者检测了感染后3、12、24、36和48h以及JAK2-STAT3途径抑制剂AG490和AND处理前后PAM中凋亡相关蛋白的表达。抑制JAK2-STAT3途径后,裂解的caspase3蛋白和促凋亡蛋白Bax的表达水平在ASFV感染的早期阶段增加。此外,抗凋亡蛋白Bc l-xl的表达水平降低(图5)。这些根据结果得出,抑制JAK2-STAT3通路可以显著促进ASFV诱导的PAM凋亡。
为了确定与触发JAK2-STAT3途径有关的病毒包膜蛋白,将ASFV包膜蛋白p12、CD2v、p22、p54和p32在HEK293T细胞中过表达,并利用双荧光素酶报告系统筛选它们上调STAT3启动子的能力。在这些蛋白质中,CD2v显示了最大的作用(图7A);因此,它被选择进行进一步的检测。免疫印迹法检测ASFV感染过程中P30和CD2v蛋白表达水平的变化。根据结果得出,PAM感染ASFV 3h后可检测到CD2v的表达,但表达水平低于P30(图7B)。在感染ASFV 12h的PAM中分析了内源性CD2v和STAT3蛋白,并在ASFV感染后用共聚焦显微镜观察到STAT3的核易位(图7C)。在PK-15细胞中,单独转染STAT3 36h后,STAT3定位于细胞质内。然而,当与ASFV CD2v共转染时,共聚焦显微镜下观察到36小时后STAT3蛋白发生显著的核易位(图7D)。这些根据结果得出,ASFV感染可以诱导STAT3的核易位,ASFV的CD2v蛋白促进STAT3的磷酸化并将其转位到细胞核内,从而触发JAK2-STAT3途径。
在之前的研究中,作者进行了酵母双杂交试验,发现ASFV CD2v蛋白可与宿主蛋白CSF2RA相互作用,已知CSF2RA作为细胞因子受体激活JAK2-STAT3下游途径。因此,该文进一步研究了ASFV CD2v与CSF2RA的相互作用。用共聚焦显微镜观察到CD2v和CSF2RA在PK-15细胞中的共存(图9A)。
此外,在HEK-293T细胞中进行了免疫共沉淀实验,以评估CD2v是否与CSF2RA复合体相互作用。如(图9B)所示,CSF2RA与CD2v共沉淀。为了进一步证明CSF2RA在CD2v调节JAK2-STAT3途径中的作用,作者在宿主细胞中用siRNA干扰CSF2RA蛋白(图9C)。经CSF2RA siRNA处理的ASF2RA感染细胞的Western印迹分析表明,抑制CSF2RA的表达降低了ASFV诱导的JAK2和STAT3蛋白的磷酸化水平,增加了裂解caspase3的表达,并抑制了早期感染过程中Bcl2的表达。同时,ASFV P30蛋白的表达受到抑制(图9D)。这些根据结果得出,CSF2RA与CD2v相互作用,激活JAK2-STAT3通路,在感染早期抑制ASFV诱导的细胞凋亡,从而维持病毒的复制。在CSF2RA的siRNA干扰后,ASFV感染早期激活的JAK2-STAT3通路可以下调,促进细胞凋亡,抑制病毒复制。为了进一步探讨CD2v如何与CSF2RA相互作用来调节JAK2-STAT3通路的激活,作者研究了CSF2RA与KAP1之间的相互作用。KAP1是STAT3的负转录调节因子,它的抑制能够在一定程度上促进STAT3的磷酸化进入细胞核。通过共聚焦显微镜和免疫共沉淀实验,作者发现CSF2RA与KAP1(图9E和图F)相互作用,表明ASFV激活PAM中的JAK2-STAT3途径是通过抑制KAP1促进STAT3磷酸化进入细胞核所致。
目前,还没有商业化的抗ASFV疫苗或抗病毒药物。作者证明了ASFV通过JAK2-STAT3途径复制。更具体地说,ASFV CD2v与CSF2RA相互作用,激活JAK2-STAT3途径,抑制细胞凋亡,从而维持感染细胞的存活,促进病毒复制。该研究揭示了JAK2-STAT3途径在ASFV感染中的重要意义,并确定了CD2v进化为与CSF2RA相互作用并维持JAK2-STAT3途径激活以抑制细胞凋亡的新机制,从而阐明了ASFV对宿主细胞信号重新编辑的新发现。
科研进展兰兽研储岳峰团队等揭示RNA解螺旋酶DDX5通过mRNA m6A修饰调控TLR2/4 转录维持机体炎症稳态机制
科研进展 十年磨剑!中国农大李胜利、曹志军教授团队建立幼龄奶牛阶段粗饲料的最优利用模式返回搜狐,查看更加多