肠道病毒D68感染上调SOCS3表达抑制JAK-STAT3信号通路并拮抗宿主先天干扰素反应

Enterovirus D68 infection upregulates SOCS3 expression to inhibit JAK-STAT3 signaling and antagonize the innate interferon response of the host.

作者信息Yuling Zhang, Leling Xu, Zhe Zhang, Xin Su, Zhiyun Wang, Tao Wang
PMID37657555
期刊Virol Sin
发布时间2023-10
DOI10.1016/j.virs.2023.08.007

实验完整度

包含细胞感染模型、组学分析、过表达/敲低功能实验、突变体分析、小肽抑制剂设计及验证等多个独立证据层级,并明确涵盖功能与机制验证。

主要模型

HEK293T细胞 RD恶性胚胎性横纹肌瘤细胞 HeLa宫颈癌细胞

重点核对

EV-D68感染时间(6、12、24小时)和MOI(0.01、0.1、1) SOCS3过表达(pCAGGS-SOCS3-flag质粒)和siRNA敲低 IFN-β处理浓度和时间 SOCS3截短突变体(ΔKIR、ΔSH2-Q、ΔSH2-H、ΔBOX) SOCS3抑制剂-1/-2/-NC的转染及效果验证

摘要

肠道病毒D68(EV-D68)可引起呼吸系统疾病和急性弛缓性麻痹,对公共卫生构成严重威胁。干扰素是由宿主细胞分泌的细胞因子,具有广谱抗病毒作用,可诱导数百种干扰素刺激基因(ISG)的表达。EV-D68在感染早期激活ISG表达,但在后期,病毒抑制ISG表达,这是EV-D68为拮抗干扰素而进化出的策略。在此,我们探索了一种宿主蛋白——细胞因子信号传导抑制因子3(SOCS3),在EV-D68感染期间其表达上调,并拮抗I型干扰素的抗病毒作用。我们随后证明,EV-D68的结构蛋白上调了RFX7(SOCS3的转录调节因子)的表达,导致SOCS3表达上调。进一步的探索揭示,SOCS3通过抑制信号转导与转录激活因子3(STAT3)的磷酸化来发挥作用。SOCS3的表达抑制了ISG的表达,从而抑制了I型干扰素的抗病毒作用,并促进了EV-D68的转录、蛋白质产生和病毒滴度。值得注意的是,通过删除激酶抑制区(KIR)结构域而产生的截短型SOCS3未能促进EV-D68的复制和翻译。基于上述研究,我们设计了一种名为SOCS3抑制剂的小肽,它可以特异性结合并抑制SOCS3的KIR结构域,显著降低EV-D68的RNA和蛋白质水平。总之,我们的结果揭示了一种新的机制,通过该机制EV-D68抑制ISG转录并拮抗宿主I型干扰素的抗病毒反应。

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
EV-D68如何通过上调SOCS3表达来拮抗宿主I型干扰素的抗病毒反应?
核心机制
EV-D68结构蛋白上调RFX7表达,进而上调SOCS3表达,SOCS3通过其KIR结构域抑制STAT3磷酸化,从而抑制ISG转录,拮抗I型干扰素抗病毒作用。
主要证据
多种细胞系中EV-D68感染、结构蛋白过表达、SOCS3过表达/敲低、截短突变体及小肽抑制剂实验,结合qRT-PCR、Western blot、TCID50、免疫荧光及组学数据,证实SOCS3上调抑制STAT3磷酸化并促进病毒复制。
研究意义
揭示了EV-D68拮抗I型干扰素的新机制,并为抗病毒药物开发提供了潜在干预靶点(SOCS3 KIR结构域)。

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

验证EV-D68对JAK-STAT信号通路的抑制

明确EV-D68感染是否影响JAK-STAT通路及ISG表达。

用IFN-β预处理HEK293T和RD细胞后感染EV-D68,检测EV-D68 RNA、蛋白水平及STAT1/STAT3磷酸化水平,并分析转录组、蛋白质组、磷酸化组学数据。

2

验证EV-D68感染对SOCS3表达和STAT3磷酸化的影响

确定EV-D68感染是否能上调SOCS3并抑制STAT3磷酸化。

在不同感染时间和MOI下,通过qRT-PCR和Western blot检测SOCS3及STAT3表达和磷酸化水平。

3

验证SOCS3对I型干扰素信号及EV-D68复制的调控

探究SOCS3在调节干扰素抗病毒作用和病毒复制中的作用。

在HEK293T细胞中过表达或敲低SOCS3,检测EV-D68 RNA、蛋白、病毒滴度及ISG表达;结合IFN-β处理评估SOCS3对干扰素信号的影响。

4

鉴定EV-D68上调SOCS3的机制及关键蛋白

确定EV-D68中哪个蛋白以及何种机制导致SOCS3上调。

检测EV-A71和EV-D68感染后miR-103/miR-107变化;过表达EV-D68各蛋白检测SOCS3表达;检测RFX7表达及敲低效果。

5

验证SOCS3 KIR结构域在病毒复制中的作用

确定SOCS3哪些结构域对其促病毒复制功能至关重要。

在细胞中表达野生型SOCS3和四种截短突变体(ΔKIR、ΔSH2-Q、ΔSH2-H、ΔBOX),检测EV-D68 RNA和蛋白水平。

6

设计并验证靶向SOCS3 KIR结构域的小肽抑制剂

开发针对SOCS3 KIR结构域的抑制剂并评估其抗病毒效果。

设计SOCS3 inhibitor-1、inhibitor-2及阴性对照,通过CCK8和免疫荧光验证安全性和结合能力,并检测其对EV-D68复制的影响。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Thermo Fisher11995500BT
胎牛血清ExcellFSP500-12B031
青霉素-链霉素溶液CytivaSV30010
TRIzol试剂Ambion391312
Hifair® III第一链cDNA合成试剂盒Yeasen11139ES10
Hieff® qPCR SYBR Green预混液Yeasen11201ES03
含蛋白酶抑制剂的RIPA裂解液Roche4693132001-20
NT膜PALL Corporation6590786
Lipo 2000转染试剂Invitrogen2191415
增强化学发光检测系统Yeasen36208ES60
重组人干扰素βSino Biological Inc10704-HNAS
SOCS3兔多抗ABclonalA0694
SOCS3兔多抗SAB38150
STAT3兔多抗ABclonalA1192
磷酸化STAT3-Y705兔单抗ABclonalAP0705
磷酸化STAT1-S727兔单抗ABclonalAP1000
磷酸化STAT1 (Tyr701)兔多抗Affinity--
DYKDDDDK标签兔多抗Proteintech20543-1-AP
HA标签兔多抗Proteintech51064-1-AP
β-微管蛋白小鼠单抗Simu BiotechnologyM9003
肠道病毒D68 VP1兔多抗GeneTex--
肠道病毒D68 VP1小鼠单抗----
靶向SOCS3的siRNAHanbio--

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
细胞培养
细胞系(RD、HEK293T、HeLa)、培养基、血清浓度、培养温度及CO2浓度
阅读提示:Materials and methods: Cells, viruses, and plasmids
病毒感染
EV-D68毒株(Fermon)、感染时间(6,12,24小时)及MOI(0.01,0.1,1)
阅读提示:Materials and methods: Cells, viruses, and plasmids; Figure legends 2
药物处理
IFN-β浓度及处理时间(6小时)
阅读提示:Materials and methods: Antibodies and reagents; Figure legends 1
过表达与敲低
质粒(pCAGGS-SOCS3-flag等)、siRNA浓度、转染试剂及处理时间
阅读提示:Materials and methods: siRNA knockdown; Figure legends 3 and 4
蛋白检测
抗体类型、稀释比例、封闭条件、孵育时间及曝光系统
阅读提示:Materials and methods: Western blot; Materials and methods: Antibodies and reagents
RNA检测
RNA提取试剂、逆转录试剂盒、qPCR试剂及引物序列
阅读提示:Materials and methods: RNA extraction and qRT-PCR; Supplementary Table S1
病毒滴度测定
TCID50检测方法及细胞系
阅读提示:Materials and methods: Data analysis; Figure legends 3
小肽抑制剂处理
抑制剂序列、浓度、转染时间及检测指标
阅读提示:Results: SOCS3 KIR regions are critical sites; Figure legends 5