SARS-CoV-2 Nsp14结合Tollip并激活促炎通路,同时下调干扰素-α和干扰素-γ受体

SARS-CoV-2 Nsp14 binds Tollip and activates pro-inflammatory pathways while downregulating interferon-α and interferon-γ receptors.

作者信息Naveen Thakur, Poushali Chakraborty, JoAnn M Tufariello, Christopher F Basler
PMID40558091
期刊mBio
发布时间2025-08-13
DOI10.1128/mbio.01071-25

实验完整度

包含细胞模型(HEK293T、Huh7、A549-ACE2)的体外实验、SARS-CoV-2感染实验、Nsp14突变体功能验证、Tollip相互作用域作图及siRNA敲低研究,涵盖信号通路、受体表达和功能验证。

主要模型

HEK293T细胞 HEK293-hTLR4-MD2-CD14细胞 Huh7细胞 A549-ACE2细胞

重点核对

Nsp14 N7-MTase活性(D331A突变)对NF-κB和MAPK激活及IFNAR1/IFNGR1下调的关键作用 IFNAR1和IFNGR1下调的溶酶体途径(巴弗洛霉素A1处理恢复表达) Tollip与Nsp14的相互作用(需要C2结构域及C端序列) Tollip敲低对SARS-CoV-2感染细胞中IFNAR1和IFNGR1下调的逆转效应 Nsp14突变体(H268A、D331A)对信号通路和受体表达的表型差异

摘要

严重急性呼吸综合征冠状病毒2型(SARS-CoV-2)的非结构蛋白14(Nsp14)具有N端核酸外切酶(ExoN)结构域,为病毒RNA依赖性RNA聚合酶提供校对功能,以及C端N7-甲基转移酶(N7-MTase)结构域,负责病毒mRNA帽的甲基化。Nsp14还调节宿主功能,包括激活NF-κB和下调干扰素α/β受体1(IFNAR1)。在这里,我们证明Nsp14发挥更广泛的作用,不仅激活NF-κB反应,还激活细胞外信号调节激酶(ERK)、p38和Jun氨基末端激酶(JNK)丝裂原活化蛋白激酶(MAPK)信号,促进细胞因子产生。此外,Nsp14不仅下调IFNAR1,还下调IFN-γ受体1(IFNGR1),损害细胞对IFNα和IFNγ的反应。IFNAR1和IFNGR1的下调通过溶酶体途径发生,并在SARS-CoV-2感染的细胞中观察到。对一组Nsp14突变体的分析揭示了一致的模式。使ExoN功能失活的突变体大部分保持活性,而N7-MTase突变损害了促炎通路激活和IFN受体下调。先天免疫调节功能还需要ExoN和N7-MTase结构域同时存在,这可能反映了ExoN结构域必须存在才能实现N7-MTase活性。我们进一步确定多功能宿主蛋白Tollip为Nsp14的相互作用伙伴。相互作用需要Tollip的磷酸肌醇结合C2结构域以及C2结构域C端的序列。全长Tollip或包含Nsp14相互作用区域的片段足以抵消Nsp14介导的和非Nsp14依赖的NF-κB激活。敲低Tollip部分逆转了SARS-CoV-2感染细胞中IFNAR1和IFNGR1的下调,表明Nsp14-Tollip相互作用对Nsp14先天免疫逃逸功能具有相关性。

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
SARS-CoV-2 Nsp14如何调节多种先天免疫信号通路,包括NF-κB、MAPK和干扰素受体表达?
核心机制
Nsp14通过其N7-MTase活性(可能依赖ExoN结构域的存在)激活NF-κB和MAPK信号,并通过溶酶体途径下调IFNAR1和IFNGR1,其与Tollip的相互作用参与这些调节。
主要证据
通过Nsp14突变体分析、报告基因实验、免疫印迹、免疫荧光和共免疫沉淀,显示N7-MTase突变体(D331A)丧失活性,Tollip共存或敲低调节NF-κB激活和受体下调,SARS-CoV-2感染也观察到受体下调。
研究意义
本研究揭示了Nsp14对先天免疫的更广泛影响,并鉴定Tollip为调节因子,为理解SARS-CoV-2的免疫逃逸机制提供了新见解。

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

Nsp14对NF-κB和MAPK信号通路的激活

验证Nsp14是否激活NF-κB和MAPK信号通路,并确定所需结构域和酶活性。

在HEK293-hTLR4-MD2-CD14细胞中转染Nsp14及其突变体,通过报告基因和免疫印迹检测NF-κB和MAPK激活。

2

Nsp14对干扰素受体的下调

验证Nsp14是否下调干扰素受体表达,并影响干扰素信号传导。

在Huh7和HEK293T细胞中表达Nsp14-GFP或HA-Nsp14,通过免疫荧光、免疫印迹和报告基因检测IFNAR1、IFNGR1表达及STAT1磷酸化。

3

受体下调机制分析

确定受体下调是否通过转录或翻译后机制,并鉴定涉及的降解途径。

通过RT-qPCR检测mRNA水平,使用巴弗洛霉素A1和MG132抑制溶酶体和蛋白酶体,并通过去糖基化酶处理分析IFNGR1的糖基化状态。

4

Tollip与Nsp14的相互作用及功能影响

鉴定Nsp14的宿主相互作用蛋白Tollip,并验证其在Nsp14介导的先天免疫调节中的作用。

通过共免疫沉淀和免疫荧光验证Nsp14与Tollip的相互作用,进行结构域作图,并通过报告基因和siRNA敲低评估Tollip对NF-κB激活和受体下调的影响。

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。

验证分子表达变化
验证信号通路激活
验证基因表达变化
验证蛋白相互作用
验证体内效果
数据分析与统计

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Corning--
胎牛血清Gibco--
巴弗洛霉素A1Invivogentlrl-baf1
MG132Sigma-AldrichM7449
脂多糖Invivogentlrl-pb5lps
通用I型干扰素(人IFN-Alpha杂交蛋白)PBL Assay Science11200-1
人IFN-γPeproTech300-02-100ug
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668500
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778-150
双荧光素酶报告基因检测系统PromegaE1960
被动裂解缓冲液Promega--
Agilent BioTek Cytation C10共聚焦成像仪Agilent--
抗HA磁珠Pierce88836
Bolt 4-12% Bis-Tris凝胶InvitrogenNW04120BOX
PVDF膜Sigma-Aldrich03010040001
5%封闭缓冲液Bio-Rad1706404
蛋白质印迹化学发光HRP底物Perkin ElmerNEL104001EA
ChemiDoc MP成像系统Bio-Rad--
Endo H糖苷内切酶New England BiolabsP0702L
PNGase F糖苷酶New England BiolabsP0704S
DirectZol RNA提取试剂盒Zymo ResearchR2052
SuperScript IV VILO预混液(含ezDNase)Invitrogen11766050
PerfeCTa SYBR Green快速混合液Quantabio101414-272
Bio-Rad CFX Opus 96实时荧光定量PCR仪Bio-Rad--
ProLong Glass防淬灭封片剂(含NucBlue染色)Thermo Fisher ScientificP36981
Zeiss LSM980共聚焦激光扫描显微镜Zeiss--
Tollip SMARTpool siRNADharmaconL-016930-00-0005
NON-TARGETplus非靶向对照siRNADharmaconD-001810-01-05

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
Nsp14表达和突变体
质粒构建、突变位点(ExoN: D90A/E92A, E191A, H268A, D273A; N7-MTase: N306A, D331A)、转染剂量
阅读提示:Materials and Methods: Plasmids; Results: Figure 1A
NF-κB和MAPK信号通路检测
细胞系(HEK293-hTLR4-MD2-CD14)、LPS浓度、报告基因质粒、转染试剂、处理时间
阅读提示:Materials and Methods: DNA transfection and dual luciferase assays; Results: Figure 1B-C
干扰素受体表达和信号检测
细胞系(Huh7, HEK293T)、Nsp14-GFP或HA-Nsp14转染、IFNα/IFNγ浓度、处理时间、抗体
阅读提示:Materials and Methods: Immunoblotting; Results: Figures 2A-B, 3A-D
受体降解机制
BafA1和MG132浓度及处理时间、去糖基化酶处理条件
阅读提示:Materials and Methods: Deglycosidase treatments; Results: Figure 4B-D
Tollip相互作用和功能
Tollip过表达或siRNA敲低浓度、共转染条件、共免疫沉淀方法
阅读提示:Materials and Methods: Co-immunoprecipitation assays, siRNA gene silencing; Results: Figures 5A-E, 6A-D
SARS-CoV-2感染实验
病毒株(USA-WA1/2020)、感染复数(MOI=1)、感染时间、细胞系(A549-ACE2)、抑制剂处理
阅读提示:Materials and Methods: Cell lines and viruses; Results: Figure 7A-D