cGAS-STING有效限制鼠诺如病毒感染,但在小鼠巨噬细胞中拮抗RIG-I N端的抗病毒作用

cGAS-STING effectively restricts murine norovirus infection but antagonizes the antiviral action of N-terminus of RIG-I in mouse macrophages

作者信息Peifa Yu, Zhijiang Miao, Yang Li, Ruchi Bansal, Maikel P Peppelenbosch, Qiuwei Pan
PMID34347572
发布时间2021-01
DOI10.1080/19490976.2021.1959839

实验完整度

包含STING激动剂/抑制剂处理实验、cGas/Sting基因敲除及回补实验、过表达实验、病毒复制检测、蛋白互作实验及机制验证,构成多层级独立证据。

主要模型

RAW264.7小鼠巨噬细胞 J774A.1小鼠巨噬细胞 HEK293T人胚胎肾细胞(表达CD300lf) cGas-/-和Sting-/- RAW264.7细胞

重点核对

STING激动剂DMXAA和2'3'-cGAMP的处理浓度及时间 STING抑制剂H151的处理浓度 cGas和Sting基因敲除细胞系 JAK inhibitor 1的处理浓度 MNV感染复数(MOI)和感染时间

摘要

尽管环状GMP-AMP合酶(cGAS)-干扰素基因刺激因子(STING)信号通路在防御DNA病毒方面已被充分认识,但cGAS-STING信号在调节RNA病毒感染中的作用仍然难以捉摸。诺如病毒作为单链RNA病毒,是全球急性病毒性胃肠炎的主要病原体。本研究全面探讨了cGAS-STING在响应鼠诺如病毒(MNV)感染中的作用。我们发现STING激动剂有效抑制小鼠巨噬细胞中的MNV复制,部分依赖于JAK/STAT通路,该通路诱导干扰素(IFN)刺激基因(ISGs)的转录。功能缺失和获得实验表明,cGAS和STING对于宿主防御MNV增殖都是必需的。敲除小鼠巨噬细胞中的cGAS或STING导致MNV感染时抗病毒ISG诱导缺陷。在异位表达病毒受体CD300lf的人HEK293T细胞中,过表达cGAS和STING适度增加ISG转录,但有效抑制MNV复制。这种抑制作用不受JAK抑制剂处理或不同MNV病毒蛋白表达的影响。有趣的是,STING而非cGAS与小鼠RIG-I相互作用,并减弱其N端介导的抗MNV效应。我们的结果提示小鼠cGAS和STING在调节先天免疫反应和防御MNV感染中起重要作用。这进一步强化了cGAS-STING信号在响应RNA病毒感染中的证据。

实验结论

提炼研究问题、关键发现与证据,快速把握文章的核心贡献。

研究问题
cGAS-STING信号通路是否参与调控鼠诺如病毒(MNV)感染及其潜在机制。
核心机制
cGAS-STING信号通过JAK/STAT通路诱导干扰素刺激基因(ISGs)表达,抑制MNV复制;此外,STING与RIG-I相互作用并拮抗RIG-I N端介导的抗病毒效应。
主要证据
STING激动剂DMXAA和2'3'-cGAMP抑制MNV复制,而STING抑制剂H151促进复制;cGas-/-和Sting-/-细胞对MNV更易感且ISG诱导受损;回补cGAS或STING恢复抗病毒状态;STING与RIG-I相互作用并减弱RIG-I_N的抗MNV作用。
研究意义
研究揭示了cGAS-STING信号在RNA病毒感染中的重要作用,为理解诺如病毒免疫逃逸机制提供了新视角,并提示未来需体内研究验证。

研究路径

按研究推进顺序梳理实验设计、验证步骤与关键观察。

1

确认STING激动剂和抑制剂对MNV复制的影响

验证STING信号是否影响MNV复制

在小鼠巨噬细胞RAW264.7和J774A.1中,使用STING激动剂DMXAA和2'3'-cGAMP处理,以及STING抑制剂H151处理,检测病毒RNA和蛋白表达及病毒滴度。

2

验证STING激动剂通过JAK/STAT通路抑制MNV

探究STING激动剂抗MNV作用是否依赖JAK/STAT通路

在RAW264.7和J774A.1细胞中,使用JAK抑制剂1处理,检测STAT1磷酸化、ISG表达以及MNV复制水平。

3

评估cGAS或STING缺失对MNV复制和ISG诱导的影响

确定内源性cGAS和STING在抗MNV免疫中的作用

使用cGas-/-和Sting-/- RAW264.7细胞,感染MNV,检测病毒复制水平、ISG(ISG15、IFIT1、MX1等)和IFN-β转录水平。

4

回补cGAS或STING验证其抗病毒作用

确认cGAS和STING的缺失效应可被回补所逆转

在cGas-/-或Sting-/-细胞中瞬时转染pMyc-cGAS或pMyc-STING,检测MNV复制水平。

5

过表达cGAS和STING对MNV复制的影响

验证cGAS和STING过表达是否具有抗病毒作用

在HEK293T细胞中共转染CD300lf和cGAS/STING,或在小鼠巨噬细胞中转染cGAS/STING,感染MNV,检测病毒复制。

6

研究STING与RIG-I的相互作用及其对RIG-I_N抗病毒作用的影响

探究STING是否通过与RIG-I结合影响其抗病毒功能

通过共定位和免疫共沉淀验证STING与RIG-I及其N端相互作用;在cGas-/-或Sting-/-细胞中转染RIG-I_N,比较其抗MNV效果,并在Sting-/-细胞中回补STING观察抗病毒作用的变化。

研究方法

按研究目的归类文中使用的方法,便于定位所需技术。

细胞培养与感染
蛋白相互作用分析
细胞活力检测
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMXAAInvivoGen--
H151InvivoGen--
2'3'-cGAMPInvivoGen--
JAK抑制剂1Santa Cruz BiotechnologySC-204021
DMEM培养基Lonza Verviers--
胎牛血清Hyclone--
青霉素-链霉素----
NucleoSpin RNA II 试剂盒Macherey-Nagel--
cDNA合成试剂盒TaKaRa Bio--
SYBR GreenApplied Biosystems--
StepOnePlusTM 系统Thermo Fisher Scientific--
PVDF膜Invitrogen--
Odyssey 3.0 红外成像系统Li-Cor Biosciences--
蛋白A/G琼脂糖珠Santa Cruzsc-2003
FuGENE HD转染试剂PromegaE2311
抗STAT1抗体Cell Signaling Technology#9172
抗磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology#9177
抗RIG-I抗体Cell Signaling Technology#3743
抗MDA5抗体Cell Signaling Technology#5321
抗cGAS抗体Cell Signaling Technology#31659
抗STING抗体Cell Signaling Technology#13647
抗Myc标签抗体Cell Signaling Technology#2278
抗Myc标签抗体Cell Signaling Technology#2276
抗GBP2抗体Proteintech11854-1-AP
抗GBP5抗体Proteintech13220-1-AP
抗Flag抗体Sigma-AldrichF1804
抗β-actin抗体Santa Cruz Biotechnology#sc-47778
抗兔IgG (H+L), F(ab')2片段 (Alexa Fluor 488偶联物)----
抗兔IgG (H+L), F(ab')2片段 (Alexa Fluor 594偶联物)----
抗小鼠IgG (H+L), F(ab')2片段 (Alexa Fluor 594偶联物)----
荧光素钾盐Sigma-Aldrich--
LumiStar Optima发光检测仪BMG Lab Tech--
MTTSigma--
GraphPad Prism 5.0GraphPad Software Inc.--

关键环节

汇总复现实验时建议重点确认的条件及原文阅读提示。

环节核对要点
病毒感染
MNV-1、MNVCW3、MNVCR6病毒株、感染复数(MOI)、感染时间(1小时)、处理时间(20小时)
阅读提示:Materials and Methods: Virus strains, Antiviral assay with MNV;Figure legends for Figure 1, 3, 4等
药物处理
DMXAA浓度(10 μg/ml)、H151浓度(5 μg/ml)、2'3'-cGAMP浓度(2 μg/ml)、JAK inhibitor 1浓度(5 μg/ml)
阅读提示:Materials and Methods: Chemicals and antibodies;Figure legends for Figure 1, 2等
基因操作
cGas-/-和Sting-/- RAW264.7细胞来源、质粒转染量(1 μg)
阅读提示:Materials and Methods: Cell lines, Plasmid construction and cell transfection;Figure legends for Figure 3, 5等
蛋白互作分析
转染量(1 μg/1.5 μg)、共转染时间(24小时/48小时)
阅读提示:Materials and Methods: Co-immunoprecipitation;Figure legends for Figure 7
统计设计
重复数(n=2-8)、统计方法(Mann–Whitney test, one-way ANOVA with Newman–Keuls test)、显著性水平(p<0.05)
阅读提示:Materials and Methods: Statistical analysis;Figure legends