PARP14是一种干扰素诱导的宿主因子,促进IFN产生并影响多种病毒的复制

PARP14 is an interferon-induced host factor that promotes IFN production and affects the replication of multiple viruses.

作者信息Srivatsan Parthasarathy, Pradtahna Saenjamsai, Hongping Hao, Anna Ferkul, Jessica J Pfannenstiel, Daniel S Bejan, Yating Chen, Ellen L Suder, Nancy Schwarting, Masanori Aikawa, Elke Muhlberger, Adam J Hume, Robin C Orozco, Christopher S Sullivan, Michael S Cohen, David J Davido, Anthony R Fehr
PMID40937852
期刊mBio
发布时间2025-10-08
DOI10.1128/mbio.02299-25

实验完整度

包含体内/体外模型(BMDMs、A549细胞、SARS-CoV-2感染)、功能验证(病毒复制、IFN产生)及机制验证(MDA5通路、催化抑制剂和降解剂)。

主要模型

A549细胞 PARP14敲除小鼠来源的BMDMs和DCs A549-ACE2细胞

重点核对

poly(I:C)转染浓度0.5 μg/mL,转染后18小时检测IFN-β/λ mRNA和蛋白。 MHV感染MOI 0.1,感染后12或20小时检测IFN-β mRNA和病毒滴度。 SARS-CoV-2感染MOI 0.1,感染后48小时检测IFN和CXCL-10 mRNA。 PARP14i浓度(如100 nM、1 μM等)和PARP14降解剂处理条件。 HSV-1感染MOI 0.1,感染后24小时测定病毒滴度和即刻早期基因表达。

摘要

PARP14是一种203 kDa的多结构域蛋白,主要作为ADP-核糖转移酶,参与多种细胞功能,包括DNA损伤、小胶质细胞活化、炎症和癌症进展。此外,PARP14受干扰素(IFN)上调,表明其在抗病毒反应中发挥作用。进一步,PARP14在正选择压力下进化,再次表明其参与宿主-病原体冲突。我们发现PARP14对于应对缺乏ADP-核糖水解酶(ARH)活性的冠状病毒感染和poly(I:C)时增加I型IFN产生是必需的;然而,它是否具有直接的抗病毒功能仍不清楚。在这里,我们证明PARP14的催化活性增强IFN-β和IFN-γ反应,并独立限制ARH缺陷的小鼠肝炎病毒(MHV)和严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)的复制。为确定PARP14的抗病毒功能是否超出冠状病毒,我们测试了单纯疱疹病毒1型(HSV-1),一种DNA病毒,水疱性口炎病毒(VSV),一种负链RNA病毒,以及淋巴细胞性脉络丛脑膜炎病毒(LCMV),一种双义RNA病毒,感染A549 PARP14敲除(KO)细胞的能力。虽然LCMV感染不受影响,但HSV-1在PARP14 KO细胞中的复制增加,而VSV复制减少。这些结果表明PARP14限制HSV-1复制但增强VSV复制。PARP14活性位点抑制剂对HSV-1或VSV复制无影响,表明其对这些病毒的作用不依赖于其催化活性。这些数据表明PARP14促进IFN产生,并具有针对多种病毒的前病毒和抗病毒功能。

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
PARP14及其催化活性如何影响IFN产生和多种不同科病毒的复制?
核心机制
PARP14的催化活性依赖的MARylation促进MDA5介导的IFN-β和IFN-λ产生,从而抑制Mac1缺陷型冠状病毒复制;同时PARP14以非催化方式限制HSV-1复制,却促进VSV复制。
主要证据
利用PARP14 KO细胞、诱导型KO小鼠BMDMs和DCs、PARP14抑制剂和降解剂,通过qPCR、ELISA、病毒滴度测定和RNA-seq证实PARP14调控IFN产生及对不同病毒复制的差异影响。
研究意义
本研究揭示了PARP14作为免疫调节宿主因子,在抗病毒防御中具有抗病毒和前病毒双重功能,为理解PARPs如何调控病毒感染提供了新见解。

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

评估PARP14对poly(I:C)诱导IFN产生的影响

确定PARP14是否及如何调控poly(I:C)诱导的IFN反应

在A549 WT和PARP14 KO细胞中转染poly(I:C),定量IFN-β/λ mRNA和蛋白水平,并使用PARP14抑制剂和降解剂处理验证催化活性。

2

验证PARP14对Mac1突变型MHV感染促IFN产生的影响

检验PARP14在MHV N1347A感染中促进IFN产生的作用

利用诱导型PARP14 KO小鼠的BMDMs和DCs感染MHV WT或N1347A,并加PARP14i处理,检测IFN-β/λ mRNA和蛋白。

3

探究PARP14对SARS-CoV-2 ΔMac1诱导IFN和ISG的影响

确定PARP14是否参与SARS-CoV-2 ΔMac1诱导的IFN反应

在A549-ACE2细胞中感染SARS-CoV-2 WT或ΔMac1,加PARP14i处理,检测IFN-β、IFN-λ和CXCL-10 mRNA。

4

鉴定PARP14调控IFN的通路特异性(MDA5 vs RIG-I)

阐明PARP14促进IFN产生所依赖的RNA传感器

在MAVS、MDA5或RIG-I KO BMDMs中感染MHV N1347A,检测IFN-β;在A549细胞中过表达MDA5或RIG-I并加PARP14i,检测IFN-β;用SeV和EMCV感染验证。

5

转录组分析PARP14调控的基因

全面识别受PARP14催化活性调控的基因

对N1347A感染的BMDMs加或不加PARP14i进行RNA-seq,比较基因差异表达并做通路富集分析。

6

评估PARP14对Mac1突变型MHV和SARS-CoV-2复制的影响

确定PARP14是否限制Mac1缺陷型冠状病毒复制

在PARP14 KO细胞或PARP14i处理条件下感染MHV N1347A或SARS-CoV-2 ΔMac1,测定病毒滴度。

7

测试PARP14对HSV-1复制的影响

探究PARP14是否限制HSV-1复制

感染A549 WT和PARP14 KO细胞HSV-1,测定病毒滴度、即刻早期基因表达和蚀斑效率,并用PARP14i或降解剂处理。

8

测试PARP14对VSV和LCMV复制的影响

评估PARP14对RNA病毒复制的作用

感染A549 WT和PARP14 KO细胞VSV-GFP,测定病毒滴度;在BMDMs中感染LCMV并检测感染率。

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。

验证免疫效应
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
杜氏改良Eagle培养基----
胎牛血清----
巨噬细胞集落刺激因子Millipore-Sigma--
粒细胞-巨噬细胞集落刺激因子Millipore-Sigma--
干扰素γR&D Systems--
聚肌胞苷酸高分子量Millipore-Sigma--
RBN012759Atomwise--
RBN012811----
RBN013527----
PolyJet转染试剂Amgen--
Lipofectamine 3000转染试剂Fisher Scientific--
LI-COR Odyssey成像系统Li-COR--
抗PARP14抗体Santa Cruz Biotechnologysc-377150
抗OAS3抗体Cell Signaling41440
抗SARS-CoV-2 N蛋白抗体SinoBiological40143-R001
抗GAPDH抗体Millipore-SigmaG8795
PowerUp SYBR绿色预混液Applied Biosystems--
NEB Next RNA文库制备试剂盒NEB--
Illumina NextSeq2000测序平台Illumina--
Vero E6细胞----
C57BL/6J小鼠Jackson Labs000664

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
poly(I:C)诱导IFN实验
poly(I:C)浓度0.5 μg/mL,转染时间18小时,检测IFN-β/λ mRNA和蛋白;PARP14i处理浓度范围。
阅读提示:Figure 1A-D, Figure S1A-E
MHV感染实验
MHV JHMIA WT和N1347A病毒滴度,感染MOI 0.1,感染后12或20小时检测IFN-β和病毒滴度。
阅读提示:Materials and Methods: Virus infections, MHV-JHMIA; Figure 2B-D
SARS-CoV-2感染实验
SARS-CoV-2 WT和ΔMac1病毒,A549-ACE2细胞,MOI 0.1,感染后48小时;PARP14i处理条件和浓度。
阅读提示:Materials and Methods: Virus infections, SARS-CoV-2; Figure 2F, Figure 5E
HSV-1感染实验
HSV-1 strain KOS,MOI 0.1,感染后24小时;PARP14i浓度1 μM;PARP14 degron处理条件。
阅读提示:Materials and Methods: Virus infections, HSV-1; Figure 6
VSV感染实验
VSV-GFP,A549细胞,MOI 1,感染后10小时;PARP14i浓度100 nM;PARP14 degron处理条件。
阅读提示:Materials and Methods: Virus infections, VSV; Figure 7
RNA-seq实验
BMDMs感染MHV N1347A MOI 0.1,PARP14i浓度100 nM,RNA收集时间12 hpi;差异表达阈值。
阅读提示:Materials and Methods: RNAseq; Figure 4