SERINC蛋白增强抗病毒I型干扰素产生和促炎信号通路

SERINC proteins potentiate antiviral type I IFN production and proinflammatory signaling pathways.

作者信息Cong Zeng, Abdul A Waheed, Tianliang Li, Jingyou Yu, Yi-Min Zheng, Jacob S Yount, Haitao Wen, Eric O Freed, Shan-Lu Liu
PMID34520227
发布时间2021-09-14
DOI10.1126/scisignal.abc7611

实验完整度

包含细胞系(HEK293T、THP-1)和原代MDMs的体外功能实验、动物模型(MEFs)和病毒研究,并通过敲低/过表达及机制验证(MAVS、TRAF6相互作用)

主要模型

HEK293T细胞 PMA处理的THP-1细胞 人单核细胞来源巨噬细胞(MDMs) 鼠胚胎成纤维细胞(MEFs)

重点核对

SERINC5过表达剂量(0, 50, 150, 250 ng) 敲低效率(约90%) SeV感染MOI(2) TNF-α浓度(10 ng/ml) LPS浓度(100 ng/ml)

摘要

SERINC(丝氨酸整合蛋白)蛋白是宿主限制因子,通过掺入病毒颗粒抑制HIV感染。在此,我们发现SERINC3和SERINC5表现出额外的抗病毒活性,通过增强编码I型干扰素(IFN)和核因子κB(NF-κB)信号传导的基因表达。SERINC5与线粒体外膜蛋白MAVS(线粒体抗病毒信号)和E3泛素连接酶及衔接蛋白TRAF6相互作用,导致MAVS聚集和TRAF6的多聚泛素化。敲低靶细胞中的SERINC5可增加单轮HIV-1感染性,以及携带VSV-G或埃博拉病毒(EBOV)糖蛋白的重组水疱性口炎病毒(rVSV)的感染。一种地方性亚洲寨卡病毒(ZIKV)株FSS13025的感染也因SERINC5敲低而增强,表明SERINC5在宿主细胞中具有直接抗病毒活性,此外还有通过掺入病毒颗粒介导的间接抑制。进一步实验表明SERINC5的抗病毒活性依赖于I型干扰素。总之,这些结果突出了SERINC蛋白在促进NF-κB炎症信号传导和I型干扰素产生中的先前未表征功能,从而有助于其抗病毒活性。

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
SERINC5是否通过调节I型干扰素和NF-κB信号通路发挥抗病毒作用?
核心机制
SERINC5与MAVS和TRAF6相互作用,促进MAVS聚集和TRAF6的K63连接多聚泛素化,增加I型干扰素产生和NF-κB信号传导
主要证据
在HEK293T、THP-1和MDMs细胞中,SERINC5敲低降低I型干扰素和炎症因子表达,而过表达则增强;在MEFs中,敲低SERINC5增加病毒传染性,且依赖Stat1
研究意义
揭示SERINC蛋白在先天免疫信号传导中的新角色,可能对理解SERINC的生理功能及抗病毒机制有广泛意义

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

SERINC5过表达和敲低对I型干扰素和NF-κB信号的影响

验证SERINC5是否调控I型干扰素和NF-κB信号通路

在HEK293T细胞中转染不同量SERINC5质粒,感染SeV或处理TNF-α,检测IFN-β和NF-κB荧光素酶活性;在THP-1细胞中通过siRNA敲低SERINC5,检测细胞因子mRNA水平

2

SERINC5对IRF3和IκBα磷酸化及IRF3核转位的影响

研究SERINC5增强信号通路的分子机制

在293T细胞中表达SERINC5,poly(I:C)刺激,Western blot检测IRF3和IκBα磷酸化;在HeLa细胞中免疫荧光观察IRF3核转位

3

SERINC5与MAVS的相互作用及对MAVS聚集的影响

确定SERINC5在信号通路中的作用节点及与MAVS的关联

通过共免疫沉淀验证SERINC5与MAVS相互作用,并绘制MAVS结合区域;提取线粒体分级,SDD-AGE检测MAVS聚集

4

SERINC5对TRAF6泛素化及NF-κB信号的影响

研究SERINC5如何增强NF-κB信号

通过共免疫沉淀验证SERINC5与TRAF6结合,检测TRAF6泛素化类型(K48/K63)及蛋白稳定性

5

SERINC5抗病毒活性及依赖I型干扰素的验证

验证SERINC5的抗病毒活性是否依赖于I型干扰素信号

在THP-1和MDMs中敲低SERINC5,检测HIV-1单轮感染性;在MEFs中敲低SERINC5,检测rVSV和ZIKV感染,比较Stat1-KO背景下的差异

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。

验证信号通路激活
验证基因表达变化
验证蛋白表达和修饰
验证蛋白相互作用
评估病毒复制

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基----
RPMI 1640培养基----
胎牛血清Thermo Fisher Scientific--
脂多糖Sigma-AldrichL6529
聚肌胞苷酸Sigma-AldrichP1530
肿瘤坏死因子αSino Biological10602-HNAE
4',6-二脒基-2-苯基吲哚Vector LaboratoriesH-1200
线粒体绿色荧光染料Thermo Fisher ScientificM-7514
佛波醇12-肉豆蔻酸酯13-乙酸酯Sigma-AldrichP1585
抗HA抗体BioLegend901503
抗Flag M2抗体Sigma-AldrichF1804
抗GFP抗体Santa Cruz Biotechnologysc9996
抗GAPDH抗体Santa Cruz Biotechnologysc-47724
抗β-肌动蛋白抗体Sigma-AldrichA1978
抗Myc抗体AbcamMab9106
抗IRF3抗体Santa Cruz Biotechnologysc-9082
抗磷酸化IRF3抗体Cell Signaling4947S
抗磷酸化IκBα抗体Cell Signaling9246S
抗IκBα抗体AbnovaMAB0057
抗NF-κB p52抗体Merck Millipore05-361
抗MAVS抗体Santa Cruz Biotechnologysc-166583
抗小鼠IgG过氧化物酶Sigma-AldrichA5278
抗兔IgG过氧化物酶Sigma-AldrichA9169
抗小鼠IgG-FITCSigma-AldrichF0257
抗兔IgG-FITCSigma-AldrichF9887
抗小鼠IgG-Alexa Fluor 647Thermo Fisher ScientificA-21235
蛋白酶抑制剂混合物Sigma-AldrichP8340
磷酸酶抑制剂Sigma-Aldrich0496837001
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596018
Maxima H Minus逆转录酶Thermo Fisher ScientificEP0751
SYBR Green染料Applied BiosystemsA25742
QuantStudio 3检测系统Applied Biosystems--
人IFN-β ELISA试剂盒PBL41410-1
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668019
聚凝胺Sigma-Aldrich--
抗Flag抗体偶联磁珠Sigma-AldrichF2426
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1960
Leica DMi8显微镜Leica--
Leica SP8激光扫描共聚焦显微镜Leica--

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
SERINC5过表达和刺激
SERINC5表达质粒剂量(0, 50, 150, 250 ng),SeV感染MOI(2),TNF-α浓度(10 ng/ml)
阅读提示:见Methods中'Transfections and infections'
敲低效率
shRNA或siRNA靶序列及敲低效率(约90%)
阅读提示:图1H, 1M和fig. S3E中标注
细胞处理和刺激
LPS浓度(100 ng/ml),poly(I:C)浓度,PMA处理浓度(12.5 ng/ml)和时间(24小时)
阅读提示:Methods中'Cells, reagents, and antibodies'
病毒活性测定
HIV-1感染测定中使用的病毒株和MOI,rVSV和ZIKV感染时间(48小时)
阅读提示:图5和图6图注