NS2是重配禽流感病毒与异源H7N9来源NS片段相容性的关键决定因子

NS2 is a key determinant of compatibility in reassortant avian influenza virus with heterologous H7N9-derived NS segment.

作者信息Yee-Chen Liu, Guan-Ru Liao, April Y Tsai, Ching-Yu Tseng, Chih-Ying Kuan, Ruei-Sheng Tsai, Randy A Albrecht, Rei-Lin Kuo, Ivan-Chen Cheng, Wan-Ting Liang, Shan-Chia Ou, Wei-Li Hsu
PMID36572153
期刊Virus Res
发布时间2023-01-15
DOI10.1016/j.virusres.2022.199028

实验完整度

包含体外细胞模型(MDCK、DF-1、A549)的生长动力学、细胞因子表达、PKR/CPSF30互作、mini-genome报告实验及多种重组病毒的构建与功能验证(如NS2交换实验),涉及多层级功能与机制验证。

主要模型

MDCK细胞 鸡DF-1细胞 人A549细胞 HEK293T细胞

重点核对

病毒骨架:A/chicken/Taiwan/0702/2013 (H6N1) NS基因来源:H7N9 (A/Taiwan/1/2017) MOI=0.01用于生长动力学 MOI=1用于细胞因子表达 感染时间点:12、24、36、48 hpi RT-qPCR检测IFN-α和Mx表达

摘要

甲型流感病毒是世界范围内高流行且具有大流行潜力的常见病原体。尽管甲型流感病毒感染通常能引发强大的细胞先天免疫反应,但非结构蛋白1(NS1)会拮抗宿主抗病毒反应,对病毒的有效复制和毒力至关重要。禽流感病毒(AIV)H7N9于2013年在中国首次出现,此后跨越了禽-人屏障,在人类中引起严重疾病。为了研究H7N9 NS基因(NS079)对病毒复制和先天免疫反应的影响,我们在H6N1(0702株)骨架上生成了几种携带不同NS079片段的重配AIV。有趣的是,携带异源NS079基因的重配病毒与携带同源NS基因(NS0702)的病毒相比高度减毒。此外,我们生成了NS079-0702R病毒,其表达一种嵌合NS基因,其中部分NS079效应域被NS0702序列替换。NS079-0702R病毒表现出显著增强的病毒产量,约为携带NS079病毒的100倍。NS079-0702R病毒的高感染率反映在人类A549细胞中IFN和Mx表达的强烈诱导上。有趣的是,我们的体外比较分析表明,NS079-0702R感染能力的增强与NS1与细胞伙伴(如PKR和CPSF30)相互作用的能力无关。由于NS0702效应域的部分替换改变了NS2的编码序列,我们进一步生成了另一种携带H7N9来源NS2的重配病毒。令人惊讶的是,携带H7N9来源NS2的病毒表现出与NS079相似的生长特性。我们的数据表明,交换NS2组分可改变感染效率,提示NS2在重配时作为病毒相容性的关键决定因子。这些发现值得进一步研究NS2对病毒复制和宿主免疫的精确机制。

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
H7N9来源的NS基因片段在H6N1骨架上的重配病毒中如何影响病毒复制和先天免疫反应?
核心机制
NS2蛋白序列的差异(源于NS079的NS2对复制有不利影响,而源于NS0702的NS2则有利)是决定重配病毒复制效率的关键因素。
主要证据
通过反向遗传学构建一系列携带不同NS片段的H6N1重配病毒,比较其空斑形成、生长动力学、细胞因子表达和NS2交换实验(如NS079-0702R-NS2r和NS079-0702NS2),结果表明NS2来源影响病毒产量。
研究意义
本研究首次分析了A/chicken/Taiwan/0702/2013编码的NS2的作用,并提示NS2可能成为禽流感病毒重配的屏障,为理解病毒跨种传播和重配提供了重要信息。

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

构建重组病毒

生成携带不同NS片段的重配AIV,以研究NS基因对病毒复制的影响。

通过反向遗传学在H6N1骨架上构建了携带同源NS0702、异源NS079、嵌合NS079-0702ED、NS079-0702R、NS079-0702R-NS2r、NS0702-079NS2和NS079-0702NS2的重组病毒。

2

评估病毒复制效率

比较各重组病毒在不同细胞系中的生长能力。

在MDCK和DF-1细胞中以MOI 0.01感染,在12、24、36、48 hpi通过空斑实验测定病毒滴度。

3

检测细胞因子表达

评估重组病毒感染诱导的先天免疫反应。

在鸡DF-1和人A549细胞中以MOI 1感染,在6和12 hpi通过RT-qPCR检测IFN-α和Mx的mRNA水平。

4

分析NS1对PKR和CPSF30的作用

探究NS1蛋白抑制PKR激活和与CPSF30相互作用是否影响病毒复制差异。

通过共转染和免疫沉淀(IP)检测NS1与PKR、CPSF30的相互作用,并通过poly I:C诱导检测PKR磷酸化水平。

5

检测病毒聚合酶活性

评估不同NS1蛋白对病毒RdRp活性的影响。

使用mini-genome报告实验,在HEK293T细胞中共转染H6N1的NP、PB1、PB2、PA以及NS1表达质粒和报告质粒,检测荧光素酶活性。

6

验证NS2对复制的作用

确定NS2蛋白的差异是否导致病毒复制效率的差异。

构建表达同源或异源NS2的重组病毒(如NS079-0702R-NS2r、NS0702-079NS2、NS079-0702NS2),比较其空斑形成和生长动力学。

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。

验证病毒复制
检测免疫应答
验证蛋白互作
评估病毒聚合酶活性
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Gibco BRL, Life Technologies Corporation--
胎牛血清HyClone--
Lipofectamine 3000转染试剂Invitrogen--
TRIzol试剂Invitrogen--
TURBO DNA-free试剂盒Invitrogen--
GoTaq 1-Step RT-qPCR系统Promega--
CFX Connect实时荧光定量PCR检测系统Bio-Rad--
硝酸纤维素膜Bio-Rad--
Amersham Imager 600成像仪GE Healthcare--
抗β-actin抗体Signalway Antibody--
抗PKR抗体Abcam--
抗磷酸化PKR抗体 (T446)Abcam--
抗FLAG抗体Signalway Antibody--
抗HA抗体Yao Hong Biotechnology--
抗FLAG M2亲和凝胶Sigma-Aldrich--
蛋白酶抑制剂混合物Roche Diagnostics--
Dual-Glo荧光素酶检测系统Promega--
FLUOstar OPTIMA酶标仪BMG Labtech--
GraphPad Prism 7软件GraphPad Software--
GraphPad Prism 5软件GraphPad Software--
SapI限制酶New England Biolabs--
XhoI限制酶New England Biolabs--
p3X-Flag-CMV14载体Sigma-Aldrich--

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
病毒构建
质粒转染比例、病毒骨架序列、NS基因来源序列
阅读提示:见Materials and methods 2.2和2.3
病毒扩增
SPF鸡胚日龄、扩增时间、温度
阅读提示:见Materials and methods 2.1
生长动力学
细胞系、MOI、感染时间点、病毒滴度测定方法
阅读提示:见Materials and methods 2.6和Figure legends 图2、3、8
细胞因子检测
细胞系(DF-1、A549)、MOI、感染时间、RT-qPCR引物和内参基因
阅读提示:见Materials and methods 2.7和Figure legends 图4
PKR和CPSF30相互作用
转染方法、poly I:C浓度和处理时间、抗体使用、IP条件
阅读提示:见Materials and methods 2.9、2.10和Figure legends 图5、6
mini-genome实验
质粒用量、转染时间、荧光素酶检测方法
阅读提示:见Materials and methods 2.11和Figure legends 图7
NS2验证实验
NS2表达构建、剪接受体突变位点、病毒拯救和NP蛋白检测
阅读提示:见Materials and methods 2.2和Figure legends 图8、9