高血糖通过促进poly(A)结合蛋白介导的病毒翻译加剧登革热病毒感染

Hyperglycemia exacerbates dengue virus infection by facilitating poly(A)-binding protein-mediated viral translation.

作者信息Ting-Jing Shen, Chia-Ling Chen, Tsung-Ting Tsai, Ming-Kai Jhan, Chyi-Huey Bai, Yu-Chun Yen, Ching-Wen Tsai, Po-Chun Tseng, Chia-Yi Yu, Chiou-Feng Lin
PMID36125898
发布时间2022-11-08
DOI10.1172/jci.insight.142805

实验完整度

包含临床队列分析、体外细胞实验、机制验证(siRNA、抑制剂)和体内小鼠模型,证据层级丰富。

主要模型

BHK-21细胞 A549细胞 DENV感染的小鼠模型 STZ诱导的糖尿病小鼠

重点核对

HG浓度:25 mM葡萄糖处理48小时 PABP siRNA敲低验证 PI3K/AKT抑制剂(LY294002、AKTi)处理 PDI抑制剂P1处理 STZ诱导糖尿病小鼠模型

摘要

糖尿病(DM)与重症登革热疾病高度共病;然而,其潜在机制尚不清楚。DM患者发生登革出血热的风险增加1.61倍。在寻找参与登革热病毒(DENV)感染的宿主因子时,我们使用高糖(HG)处理,结果表明HG增加了病毒蛋白表达和病毒颗粒释放,但对病毒感染的早期阶段没有影响。HG刺激后,DENV–萤火虫荧光素酶转染实验和细胞复制子实验表明病毒翻译增加,而使用葡萄糖摄取抑制剂根皮苷则阻断了这种效应。HG处理以葡萄糖转运体相关、PI3K/AKT调节的方式增加了翻译因子poly(A)结合蛋白(PABP)。沉默PABP显著降低了HG促进的病毒颗粒产生。HG增强了PABP–真核翻译起始因子4G复合物的形成,该复合物受蛋白二硫键异构酶调节。高血糖增加了链脲佐菌素诱导的DM小鼠中PABP表达、死亡率、病毒蛋白表达和病毒载量。总之,高血糖应激通过加强PABP介导的病毒翻译促进DENV感染。

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
高血糖如何加剧登革热病毒感染?其分子机制是什么?
核心机制
高糖通过PI3K/AKT信号通路增加PABP表达,PABP与eIF4G形成复合物(受PDI调控),增强病毒翻译,从而促进DENV感染。
主要证据
体外实验中,HG处理增强DENV蛋白表达、病毒释放和翻译活性,而PABP siRNA或抑制剂阻断这些效应;体内STZ诱导的糖尿病小鼠中,PABP表达、病毒载量和死亡率均增加。
研究意义
揭示高血糖通过PABP介导的翻译促进DENV感染的机制,提示靶向PABP或抑制葡萄糖摄取可能作为抗DENV感染的潜在策略。

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

临床流行病学分析

评估糖尿病患者患重症登革热的风险。

利用台湾NHIRD数据库,进行巢式病例对照研究,比较DM与非DM患者中DENV感染和DHF的发生率。

2

体外高糖处理对DENV感染的影响

验证高糖是否增强DENV感染及病毒蛋白表达和病毒释放。

BHK-21和A549细胞用5.5或25 mM葡萄糖处理48小时,然后感染DENV,通过Western blot和空斑实验检测病毒蛋白表达和病毒滴度。

3

高糖对病毒早期感染步骤的影响

确定高糖是否影响病毒结合、进入、内体酸化、脱壳和基因组复制。

通过流式细胞术、共聚焦显微镜、吖啶橙染色、Western blot检测衣壳蛋白和dsRNA染色等方法分析。

4

高糖对病毒翻译的影响

检验高糖是否增强DENV RNA翻译。

使用DENV-FLuc报告基因和复制子细胞系BHK-D2-Fluc-SGR-Neo-1,检测荧光素酶活性,并用根皮苷抑制葡萄糖摄取。

5

机制研究:PABP的作用

探究高糖如何调控PABP表达及其对病毒翻译的影响。

通过Western blot检测多种翻译因子的表达,使用PI3K/AKT抑制剂和siRNA敲低PABP,再进行病毒滴度检测。

6

机制研究:PDI和PABP-eIF4G复合物

确定PDI是否参与PABP-eIF4G复合物的形成及DENV感染。

使用PDI抑制剂P1处理细胞,通过免疫共沉淀检测PABP-eIF4G相互作用,并检测病毒滴度。

7

体内验证:高血糖小鼠模型

验证高血糖是否加剧DENV感染和死亡率。

用STZ诱导糖尿病小鼠,然后感染DENV,监测生存率、病毒蛋白表达和病毒载量。

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 Fisher Scientific--
胎牛血清Biological Industries--
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific--
HEPESThermo Fisher Scientific--
非必需氨基酸Thermo Fisher Scientific--
G418MilliporeSigma--
MEM培养基Thermo Fisher Scientific--
蛋白酶抑制剂混合物MilliporeSigma--
PVDF膜MilliporeSigma--
脱脂奶粉----
吐温-20----
ECL蛋白质印迹检测试剂盒PerkinElmerORT2655
甲基纤维素MilliporeSigmaM0512
结晶紫MilliporeSigmaC0775
甲醛MilliporeSigma--
牛血清白蛋白MilliporeSigma--
Triton X-100----
鬼笔环肽InvitrogenA12379
DAPIMilliporeSigmaD9542
Hoechst 33258Thermo Fisher Scientific--
抗dsRNA J2抗体SCICONS10010200
Alexa Fluor 488偶联的山羊抗小鼠抗体Thermo Fisher ScientificA-11029
链脲佐菌素MilliporeSigmaS0130
FCCPMilliporeSigmaC2920
吖啶橙MilliporeSigmaA6014
根皮苷MilliporeSigmaP7912
雷帕霉素MilliporeSigma553210
AKT抑制剂MilliporeSigmaB2311
LY294002Cayman Chemical70920
P1Tocris Bioscience5127
二甲基亚砜BionovasAD0470
MTTBio BasicT0793
LDH检测试剂盒Roche11644793001
TurboFect转染试剂Thermo Fisher ScientificR0531
PABP siRNADharmacon Inc.--
Stealth RNAi siRNA阴性对照Invitrogen12935
TRIzolInvitrogen--
高容量cDNA逆转录试剂盒Thermo Fisher Scientific4368814
qPCRBIO SyGreen Mix Hi-ROXPCR BiosystemsPB20.12
StepOnePlus实时PCR系统Applied Biosystems--
蛋白A琼脂糖珠MilliporeSigma16-156
细胞毒性检测试剂盒Roche11644793001
抗eEF1A1抗体GeneTexGTX102285
抗PDI抗体GeneTexGTX25484
抗DENV NS1抗体GeneTexGTX124280
抗NS4B抗体GeneTexGTX103349
抗衣壳抗体GeneTexGTX103343
抗PABP抗体Novus BiologicalsNB120-6125
抗dsRNA抗体SCICONS10010200
抗磷酸化IRF3抗体Biossbs-3195R
抗β-actin抗体MilliporeSigmaA5441
抗IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
抗磷酸化STAT1抗体Cell Signaling Technology9167
抗STAT1抗体Cell Signaling Technology9172
HRP偶联的山羊抗兔IgGCell Signaling Technology7074S
HRP偶联的马抗小鼠IgGCell Signaling Technology7076S
抗hnRNP A2B1抗体Abcamab24409
抗eIF4G1抗体Abcamab2609
抗YB-1抗体Santa Cruz Biotechnologysc-18057
抗NF90抗体Santa Cruz Biotechnologysc-22530-R
HRP偶联的驴抗山羊IgGSanta Cruz Biotechnologysc-2020
抗PTBP1抗体Thermo Fisher Scientific32-4800
小鼠IgG2b κ同型对照Thermo Fisher Scientific14-4732-85
共聚焦显微镜LeicaTCS SP5

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
临床数据分析
病例和对照的匹配条件、DM定义、OR值计算
阅读提示:Methods: Ethics statement and data collection; Results: Patients with DM...
细胞培养
细胞系、培养基(葡萄糖浓度)、处理时间
阅读提示:Methods: Cell, virus, and mice
高糖处理
葡萄糖浓度(25 mM)、处理时间(48小时)、对照(甘露糖)
阅读提示:Methods: Cell culture; Figure 1 legend
病毒感染
DENV株(PL046)、感染复数、感染时间(48小时)
阅读提示:Methods: Cell, virus, and mice; Figure 1 legend
病毒翻译检测
DENV-FLuc报告基因、复制子细胞系、根皮苷浓度(40 μM)
阅读提示:Methods: DENV-FLuc assay, Reporter assay; Figure 3 legend
机制研究
抑制剂浓度(LY294002、AKTi)、siRNA序列、处理时间
阅读提示:Methods: Western blotting, siRNA knockdown; Figure 4 legend
体内实验
STZ剂量(200 mg/kg)、注射次数(3次)、感染剂量、时间点
阅读提示:Methods: Hyperglycemic adult mouse model, Hyperglycemic suckling-mouse model; Figure 6 legend