E3连接酶RNF2通过靶向其衣壳蛋白进行泛素化依赖性降解来抑制猪圆环病毒3型复制

E3 ligase RNF2 inhibits porcine circovirus type 3 replication by targeting its capsid protein for ubiquitination-dependent degradation.

作者信息Dedong Wang, Jie Zhao, Xiaoyu Yang, Ying Ji, Ju Yu, Zhaoyang Li, Yongyan Shi, Jinshuo Guo, Jianwei Zhou, Lei Hou, Jue Liu
PMID39046246
期刊J Virol
发布时间2024-08
DOI10.1128/jvi.00223-24

实验完整度

包含体外细胞模型(HEK-293T、PK-15),涵盖蛋白表达、相互作用、泛素化、降解机制及病毒复制的功能验证,并通过突变体验证机制。

主要模型

PK-15细胞 HEK-293T细胞

重点核对

PCV3感染PK-15细胞,MOI=0.5,感染时间0-48小时 RNF2 siRNA敲低或过表达,siRNA浓度20 μM CHX浓度100 μg/mL处理0-8小时 MG132和氯喹(CQ)处理浓度和时间 PCV3 Cap K139和K140位点突变验证

摘要

猪圆环病毒3型(PCV3)与多种疾病密切相关,如猪皮炎肾病综合征和多系统临床病理疾病。PCV3相关疾病在全球养猪业中日益被认为是严重疾病。环指蛋白2(RNF2)是一种专门位于细胞核的E3泛素连接酶,参与多种生物过程。该连接酶与PCV3 Cap蛋白相互作用。然而,其在PCV3复制中的作用仍不清楚。本研究证实,Cap的核定位信号结构域和RNF2的N端RING结构域促进了Cap与RNF2之间的相互作用。此外,RNF2促进了K48连接的多聚泛素链与PCV3 Cap第139和140位赖氨酸(K139和K140)的结合,从而降解Cap。RNF2敲低和过表达分别增加或减少了PCV3复制。此外,RING结构域缺失的RNF2突变体消除了RNF2诱导的PCV3 Cap降解和RNF2介导的病毒复制抑制。这表明这两个过程均与其E3连接酶活性相关。我们的研究结果表明,RNF2可以通过其N端RING结构域以泛素化依赖性方式与PCV3 Cap相互作用并降解之,从而抑制PCV3复制。

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
RNF2是否以及如何调控PCV3衣壳蛋白的稳定性,进而影响PCV3复制?
核心机制
RNF2通过其N端RING结构域与PCV3 Cap相互作用,利用其E3连接酶活性促进Cap的K48连接多聚泛素化,降解Cap,从而抑制PCV3复制。
主要证据
在HEK-293T和PK-15细胞中,RNF2过表达降低Cap表达并抑制病毒复制,敲低则相反;RNF2促进Cap的K48泛素化,且依赖Cap K139和K140位点;RING结构域突变或缺失消除这些效应。
研究意义
揭示RNF2降解Cap的精确机制,为PCV3发病机制提供新见解,并有助于开发针对PCV3的预防措施。

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

验证RNF2对PCV3复制的影响

确定RNF2是否影响PCV3复制及其在细胞中的表达变化。

在PK-15细胞中敲低或过表达RNF2,感染PCV3,通过Western blot检测Rep蛋白,TCID50测定病毒滴度;同时检测PCV3感染后RNF2蛋白和mRNA水平。

2

确定PCV3 Cap与RNF2的相互作用区域

鉴定PCV3 Cap中负责与RNF2相互作用的具体结构域。

在HEK-293T细胞中共表达GFP-RNF2和FLAG-Cap或截短突变体,进行co-IP和共定位分析。

3

验证RNF2促进PCV3 Cap降解及泛素化

确认RNF2通过泛素-蛋白酶体途径降解Cap,并鉴定泛素化类型。

使用CHX追踪Cap降解,使用MG132和氯喹抑制蛋白酶体和自噬,通过IP检测Cap泛素化水平及K48/K63连接类型。

4

鉴定Cap上的关键泛素化位点

确定PCV3 Cap中负责RNF2介导泛素化降解的赖氨酸残基。

构建Cap的K42R、K133R、K138R、K139R、K140R、K211R突变体,以及仅保留K139、K140或同时保留K139K140的突变体,检测RNF2对其表达和泛素化的影响。

5

验证RNF2 E3连接酶活性的必要性

证明RNF2的E3连接酶活性在其介导Cap降解和抑制病毒复制中的关键作用。

构建RNF2的RING结构域缺失突变体和C51W/C54S点突变体,检测其对Cap表达、泛素化、相互作用及病毒复制的影响。

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。

产品清单

实验环节名称品牌货号
DMEM培养基Gibco12100061
胎牛血清LONSERAS711-001s
青霉素和链霉素SolarbioP1400
Lipofectamine 2000转染试剂Invitrogen11668027
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen13778150
蛋白酶抑制剂混合物Beyotime BiotechnologyP1005
GFP纳米抗体琼脂糖珠LABLEDAGNA-250-5K
抗FLAG亲和树脂SigmaA2220
SuperSignal West Femto底物试剂盒Thermo Fisher Scientific34096
Vazyme cDNA合成试剂盒VazymeR323-01
AceQ通用SYBR qPCR预混液试剂盒Vazyme BiotechQ712-02
DAPISigmaD9542
共聚焦免疫荧光显微镜Leica--
兔抗RNF2抗体ABclonal TechnologyA5563
小鼠抗FLAG抗体SigmaF1804
小鼠抗肌动蛋白抗体BBID191048
兔抗GFP抗体BBID110008
小鼠抗HA抗体SigmaH3663
辣根过氧化物酶标记山羊抗兔IgGBBID110058
辣根过氧化物酶标记山羊抗小鼠IgGBBID110087
兔抗猪IgGBiossbs-0309Rs
GraphPad Prism 7.0GraphPad Software--

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和HEK-293T细胞来源;DMEM培养基及血清浓度(5%或10%);PCV3毒株来源
阅读提示:Materials and Methods - Cells and virus determination
质粒转染
细胞融合度70%-80%;Lipofectamine 2000转染试剂;转染时间24小时
阅读提示:Materials and Methods - Plasmids and siRNA transfection
siRNA转染
siRNA序列;转染试剂Lipofectamine RNAiMAX;siRNA浓度(20 μM)
阅读提示:Materials and Methods - Plasmids and siRNA transfection
病毒感染
PCV3感染MOI=0.5;感染时间(如36小时)
阅读提示:Materials and Methods - Cells and virus determination; Results sections
蛋白质检测
抗体信息;Western blot条件;加载对照(β-actin)
阅读提示:Materials and Methods - Antibodies; Co-immunoprecipitation and western blotting
泛素化检测
HA-Ub及突变体(K48, K63)使用;IP条件;MG132和氯喹处理浓度及时间
阅读提示:Materials and Methods - Co-immunoprecipitation and western blotting; Results sections