伪狂犬病病毒操纵线粒体色氨酰-tRNA合成酶2以促进病毒复制

Pseudorabies virus manipulates mitochondrial tryptophanyl-tRNA synthetase 2 for viral replication.

作者信息Xiu-Qing Li, Meng-Pan Cai, Ming-Yang Wang, Bo-Wen Shi, Guo-Yu Yang, Jiang Wang, Bei-Bei Chu, Sheng-Li Ming
PMID38636706
期刊Virol Sin
发布时间2024-06
DOI10.1016/j.virs.2024.04.003

实验完整度

包含细胞模型(PK-15)和动物模型(小鼠)实验,结合基因敲除、RNA干扰、过表达、多聚核糖体分析、脂质检测等多层级功能与机制验证。

主要模型

猪肾上皮PK-15细胞 BALB/c小鼠 PRV-QXX和PRV-GFP病毒株

重点核对

PRV感染剂量和方式(如滴鼻5×10^3 TCID50,MOI=1) WARS2表达水平(mRNA和蛋白)及敲低/过表达效率 cGAS/STING/TBK1/IRF3/IFNAR1基因敲除细胞系 蛋白质合成检测(多聚核糖体分析、嘌呤霉素标记) 脂质含量检测(TC、TG、FFA)和脂滴染色

摘要

伪狂犬病病毒(PRV)被鉴定为一种双螺旋DNA病毒,是引起奥耶斯基氏病的病原体,在全球范围内造成显著的经济影响。线粒体色氨酰-tRNA合成酶2(WARS2)是一种参与蛋白质合成的线粒体蛋白,因其广泛表达和在翻译过程中的重要作用而受到认可。我们的研究结果表明,在细胞培养和动物模型中,PRV感染后WARS2的mRNA和蛋白水平均有所增加。通过RNA干扰抑制PK-15细胞中WARS2的表达可降低PRV感染率,而增强WARS2表达则导致感染率增加。此外,PRV诱导的WARS2激活依赖于cGAS/STING/TBK1/IRF3信号通路和干扰素α受体1,突出了其通过I型干扰素信号通路的调控。进一步分析显示,降低WARS2水平阻碍了PRV促进蛋白质和脂质合成的能力。我们的研究提供了新的证据,表明WARS2通过管理蛋白质和脂质水平促进PRV感染,为开发针对PRV感染的预防和治疗措施提供了新途径。

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
WARS2在PRV感染中的作用及其调控机制是什么?
核心机制
PRV感染通过cGAS/STING/TBK1/IRF3通路和I型干扰素信号上调WARS2表达,WARS2促进蛋白质和脂质合成,从而增强病毒复制。
主要证据
在PK-15细胞和小鼠模型中,PRV感染上调WARS2表达;敲低WARS2抑制病毒复制,过表达促进复制;机制上依赖cGAS/STING/TBK1/IRF3/IFNAR1;WARS2敲低降低蛋白质合成和脂质积累。
研究意义
研究提出靶向WARS2可作为抗PRV感染的潜在治疗策略,为药物和疫苗开发提供基础。

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

检测PRV感染对WARS2表达的影响

验证PRV感染是否调节WARS2的表达水平。

在小鼠(滴鼻感染PRV-QXX)和PK-15细胞(MOI=1)中感染PRV后,通过qRT-PCR和免疫印迹检测WARS2 mRNA和蛋白水平。

2

验证WARS2表达依赖于I型干扰素和cGAS/STING通路

探究PRV诱导WARS2表达的调控通路。

用IFN-β、HT-DNA、poly(I:C)、poly(dA:dT)处理PK-15细胞,检测WARS2和ISG15 mRNA;在cGAS-/-, STING-/-, TBK1-/-, IRF3-/-, IFNAR1-/- PK-15细胞中感染PRV后检测WARS2表达。

3

敲低WARS2对PRV感染的影响

评估WARS2下调对PRV复制的影响。

通过shRNA敲低PK-15细胞中WARS2表达,然后感染PRV-GFP或PRV-QXX,检测GFP阳性率、gB蛋白和mRNA水平、病毒滴度。

4

过表达WARS2对PRV感染的影响

评估WARS2上调对PRV复制的影响。

PK-15细胞转染FLAG-WARS2质粒(0-6 μg)24小时后感染PRV,检测GFP阳性率、gB蛋白和mRNA水平、病毒滴度。

5

分析WARS2对蛋白质合成和线粒体功能的影响

研究WARS2在PRV感染期间对蛋白质合成及线粒体氧化磷酸化的作用。

PRV感染后,通过多聚核糖体分析和嘌呤霉素标记检测蛋白质合成;通过免疫印迹检测氧化磷酸化复合物组分(NDUFA9、SDHA、COX1)和eIF2α磷酸化;检测ATP和乙酰辅酶A水平。

6

分析WARS2对脂质合成的影响

探究WARS2在PRV诱导的脂质合成中的作用。

PRV感染后,通过油红O染色检测脂滴积累;通过生化试剂盒测定TC、TG、FFA;通过qRT-PCR和免疫印迹检测脂质合成相关基因(SREBP1c、ACACA、FASN、SREBP2、HMGCR)表达;进行油酸拯救实验。

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
TRIzol试剂TaKaRa9108
PrimeScript RT试剂盒TaKaRaRR047A
SYBR Premix Ex TaqTaKaRaRR820A
油红OSigma-AldrichO0625
RNA酶抑制剂Sigma-Aldrich3335399001
非必需脂肪酸检测试剂盒Wako Bioproducts294-63601
甘油三酯检测试剂盒Applygen Technologies Inc.E1013
总胆固醇检测试剂盒Applygen Technologies Inc.E1015
增强型ATP检测试剂盒BeyotimeS0027
乙酰辅酶A含量检测试剂盒SolarbioBC0980
抗ACACA抗体Cell Signaling Technology#3676
抗磷酸化ACACA抗体Cell Signaling Technology#11818
抗磷酸化eIF2α抗体Cell Signaling Technology#3398
抗WARS2抗体Proteintech13944-1-AP
抗cGAS抗体Proteintech26416-1-AP
抗STING抗体Proteintech19851-1-AP
抗TBK1抗体Proteintech28397-1-AP
抗IRF3抗体Proteintech11312-1-AP
抗IFNAR1抗体Proteintech13083-1-AP
抗eIF2α抗体Proteintech11170-1-AP
抗β-肌动蛋白抗体Proteintech20536-1-AP
抗NDUFA9抗体Proteintech20312-1-AP
抗SDHA抗体Proteintech14865-1-AP
抗COX1抗体Proteintech13393-1-AP
抗FASN抗体Abcamab22759
抗FLAG抗体Sigma-AldrichF3165
抗嘌呤霉素抗体Sigma-AldrichMABE343
抗HMGCR抗体Sigma-AldrichMABS1233
抗磷酸化HMGCR抗体Biossbs-4063R
HRP标记的驴抗小鼠IgGJackson Immuno Research Laboratories715-035-150
HRP标记的驴抗兔IgGJackson Immuno Research Laboratories711-035-152
DMEM培养基Gibco10566-016
胎牛血清Gibco10099141C
青霉素-链霉素SangonB540732
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
CCK-8试剂盒DingguoGK3607
胰蛋白酶-EDTAGibco25200072
RIPA裂解液----
蛋白酶和磷酸酶抑制剂混合物MedChemExpressHY-K0010 and HY-K0022
脱脂牛奶Sangon BiotechA600669
Luminata Crescendo HRP底物MilliporeWBLUR0500
GE AI600成像系统GE--
氯仿-甲醇(2:1, v/v)----
蔗糖梯度----
Beckman SW40 Ti转子Beckman--
Varioskan Flash多功能酶标仪ThermoFisher Scientific--
Beckman CytoFLEX流式细胞仪Beckman--
CytExpert软件2.0----
ImageJ软件----
TCID50测定----

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
细胞培养和病毒
PK-15细胞系(ATCC CCL-33)、HE293T细胞;PRV-QXX和PRV-GFP病毒株来源;MOI和感染时间
阅读提示:Materials and methods 2.4 Cells and viruses
基因敲除和敲低
shRNA序列、慢病毒包装、嘌呤霉素筛选浓度(4 μg/mL)和时间(7天)、基因敲除效率验证
阅读提示:Materials and methods 2.10 RNAi和2.4 Cells and viruses
蛋白质合成测定
多聚核糖体分析条件(CHX处理浓度0.1 mg/mL,5分钟,蔗糖梯度10%-50%,超速离心35,000 rpm 3小时)、嘌呤霉素脉冲浓度5 μg/mL和时间15分钟
阅读提示:Materials and methods 2.13 Polysome profile analysis和Figure 5 legend
脂质检测
油红O染色浓度3 μg/mL,染色时间15分钟;TC、TG、FFA测定试剂盒及操作步骤;脂滴定量使用ImageJ
阅读提示:Materials and methods 2.11和2.12,Figure 6 legend
体内实验
BALB/c小鼠品系、性别、年龄(雌性6-8周龄)、感染途径(滴鼻)、病毒剂量(5×10^3 TCID50/50 μL)、感染时间(3天)
阅读提示:Materials and methods 2.3 Mice和Figure 1 legend