CREG1通过线粒体功能障碍驱动的天然免疫和凋亡激活限制ALV-J复制

CREG1 restricts ALV-J replication via the mitochondrial dysfunction-driven activation of innate immunity and apoptosis.

作者信息Qihong Zhang, Meihuizi Wang, Ming Pan, Junliang Xia, Tao Xu, Wen Luo, Xiquan Zhang
PMID41646965
发布时间2026-01-21
DOI10.3389/fimmu.2025.1760120

实验完整度

包含转录组学、蛋白质组学、细胞系过表达/敲低、透射电镜、线粒体功能检测、凋亡检测及动物组织样本等多层级验证,并进行机制探究。

主要模型

DF-1鸡成纤维细胞系 HD11鸡巨噬细胞系 MSB-1鸡T淋巴细胞系 ALV-J感染鸡脾脏组织

重点核对

CREG1过表达/敲低后ALV-J感染48小时,检测病毒env/gp85表达 使用JC-1、TMRE、MitoSOX检测线粒体膜电位和ROS 使用EtBr耗竭mtDNA后检测IFN-β和ISG表达 使用Z-VAD-FMK抑制凋亡后检测病毒env表达 si-HSPD1敲低后检测CREG1对线粒体功能和病毒复制的影响

摘要

背景:宿主抗病毒防御依赖于协调免疫信号和细胞稳态的关键调控基因,然而它们在J亚群禽白血病病毒(ALV-J)感染中的作用仍知之甚少。在此,我们确定E1A刺激基因细胞阻遏物1(CREG1)是线粒体功能的关键调控因子,也是参与ALV-J感染的关键免疫相关基因。本研究旨在探讨CREG1在ALV-J感染中的作用及其潜在机制。方法:在本研究中,转录组分析和RT-qPCR显示,在ALV-J感染的鸡脾脏组织中,CREG1的表达显著上调。通过在培养细胞中过表达和沉默CREG1,并利用蛋白质印迹、透射电子显微镜、免疫荧光和流式细胞术,我们全面验证了其对病毒复制、线粒体功能和凋亡的影响。结果:CREG1的过表达上调I-IFN和某些干扰素刺激基因(ISGs)的表达,从而抑制病毒复制。机制上,CREG1过表达诱导线粒体功能障碍,表现为线粒体膜电位(Δψm)降低、三磷酸腺苷(ATP)产生和呼吸链活性降低、线粒体自噬增强以及线粒体DNA(mtDNA)释放增加,进而触发天然免疫应答的激活。线粒体功能障碍进一步导致细胞色素c释放到胞质中,并增加活性氧(ROS)水平,从而触发强烈的凋亡反应。此外,CREG1对线粒体功能的调节依赖于其与线粒体伴侣蛋白热休克蛋白1(HSPD1)的相互作用,它们的共表达协同增强抗病毒反应。结论:总体而言,我们确定CREG1是一种有效的抗病毒基因,并强调了线粒体介导的天然免疫和凋亡在ALV-J感染中的关键作用。

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
CREG1在ALV-J感染中的作用及其调控机制是什么?
核心机制
CREG1通过与其互作的HSPD1诱导线粒体功能障碍,导致mtDNA释放到胞质激活cGAS-STING通路,进而上调I-IFN和ISGs表达;同时促进细胞色素c释放和ROS升高,诱导凋亡,共同抑制ALV-J复制。
主要证据
过表达CREG1抑制病毒复制并诱导ISGs;线粒体功能检测显示膜电位下降、ATP减少、mtDNA释放;EtBr处理抑制IFN-β;凋亡抑制剂减弱抗病毒作用;Co-IP证实CREG1与HSPD1互作,且HSPD1敲低逆转线粒体功能变化。
研究意义
该研究揭示了CREG1作为新型抗病毒基因通过线粒体介导的免疫和凋亡抑制ALV-J感染的机制,为控制ALV-J感染提供了潜在策略。

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

鉴定ALV-J感染中的关键基因

通过转录组测序筛选ALV-J感染脾脏中差异表达基因,并评估其对病毒复制的影响

对ALV-J感染鸡脾脏组织进行RNA-seq,筛选差异表达基因;用siRNA敲低候选基因(ZEB2、BCL2L10、ITGAV、CTSB、CREG1)后感染ALV-J,检测gp85和env水平;过表达CREG1和ITGAV验证效果。

2

验证CREG1对天然免疫的激活

探究CREG1是否通过激活干扰素通路发挥抗病毒作用

对过表达CREG1并感染ALV-J的DF-1细胞进行定量蛋白质组学,检测ISGs表达;通过RT-qPCR和ELISA检测IFN-β和cGAMP;Western blot检测JAK/STAT通路激活;使用cGAS抑制剂RU.521和SOCS3过表达验证通路依赖。

3

检测CREG1对线粒体功能的影响

探究CREG1是否引起线粒体功能障碍

通过TEM观察线粒体形态;流式细胞术检测MitoSOX、TMRE、JC-1;检测ATP水平和呼吸链复合物I/IV活性;检测线粒体自噬相关蛋白LC3、p62、Parkin。

4

验证mtDNA释放与天然免疫的关联

探究CREG1引起的线粒体功能障碍是否通过mtDNA释放激活天然免疫

分离胞质组分,RT-qPCR检测胞质mtDNA;用EtBr处理细胞耗竭mtDNA,检测IFN-β和ISGs表达。

5

验证CREG1促凋亡作用及其对抗病毒功能

探究CREG1是否诱导凋亡并参与抗病毒作用

检测ROS、NO、胞质细胞色素c;Annexin V/PI流式检测凋亡;Western blot检测BCL2、BAX、cleaved caspase-3;使用凋亡抑制剂Z-VAD-FMK预处理,检测凋亡和病毒env表达。

6

鉴定CREG1相互作用蛋白及HSPD1的功能

探究CREG1调控线粒体功能的分子机制,验证HSPD1的相互作用及功能

通过co-IP和质谱筛选与CREG1互作的蛋白;验证CREG1与HSPD1的相互作用;检测HSPD1过表达或敲低对病毒复制、ISGs、线粒体功能和凋亡的影响;共转染CREG1和HSPD1观察协同抗病毒效果。

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
RPMI 1640培养基Gibco11875093
DMEM培养基Gibco11965092
胎牛血清ABWAB-FBS-1050S
Lipofectamine 3000转染试剂InvitrogenL3000015
TRIzol试剂Invitrogen15596026
反转录试剂盒EZBioscienceA0010CGQ
SYBR Green荧光染料Vazyme BiotechQ713-02
QuantStudio 5实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
IP裂解液Beyotime BiotechP0013
磷酸酶抑制剂MCEHY-K0021
BCA蛋白浓度测定试剂盒Beyotime BiotechP0009
SDS-PAGE凝胶Beyotime BiotechP0804S
PVDF膜Beyotime BiotechFFP22
增强型化学发光检测试剂盒Beyotime BiotechP0018M
ODYSSEY FC成像系统LI-COR--
抗Flag M2磁珠Sigma-AldrichM8823
蛋白A/G磁珠Thermo Fisher Scientific88802
FITC标记的山羊抗小鼠IgGBeyotime BiotechA0568
Ad-GFP-LC3腺病毒HanbioHBLV-1010
MitoTracker Red染料BeyotimeC1032
JC-1染料Beyotime BiotechC2003S
MitoSOX Red线粒体超氧化物指示剂Beyotime BiotechS0061S
TMRE染料Beyotime BiotechC2001S
Annexin V-FITC/APCBeyotime BiotechC1383S
Annexin V-FITC/APCAbcamab236215
溴化乙锭SigmaE1510
尿苷MCEHY-B1449
细胞线粒体分离试剂盒Beyotime BiotechC3601
DCFH-DA探针Beyotime BiotechS0035S
一氧化氮检测试剂盒BeyotimeS0024
ATP检测试剂盒BeyotimeS0027
NADH-CoQ还原酶活性检测试剂盒SolarbioBC0510
细胞色素C氧化酶活性检测试剂盒SolarbioBC0940
鸡IL-1β ELISA试剂盒Mlbioml042758
鸡TNF-α ELISA试剂盒Mlbioml002790
鸡IL-10 ELISA试剂盒Mlbioml059830
鸡IL-4 ELISA试剂盒Mlbioml059838
鸡IFN-γ ELISA试剂盒Mlbioml023435
鸡IFN-β ELISA试剂盒Mlbioml059828
cGAMP ELISA试剂盒Cayman chemical501700
Z-VAD-FMK----
RU.521----

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
基因操作
siRNA靶序列、转染试剂及转染时间
阅读提示:Materials and methods 2.4 Plasmids and RNA interference,Supplementary Table 1
病毒感染
ALV-J毒株SCAU-HN06,感染剂量104 TCID50/0.1 mL,感染时间及洗换液步骤
阅读提示:Materials and methods 2.3 Virus infection
线粒体功能检测
JC-1、TMRE、MitoSOX染色浓度和时间
阅读提示:Materials and methods 2.13 Mitochondrial membrane potential, ROS, and superoxide detection
mtDNA释放与天然免疫
EtBr处理浓度和时间,胞质DNA提取方法
阅读提示:Materials and methods 2.15 Generation of mitochondria-deficient ρ0 cells, 2.17 Cytosolic DNA extraction,Results 3.3
凋亡检测与抑制
Annexin V/PI染色步骤,Z-VAD-FMK使用浓度和时间
阅读提示:Materials and methods 2.14 Flow Cytometry for detecting apoptosis,Results 3.4
蛋白互作验证
Co-IP抗体、磁珠品牌和货号
阅读提示:Materials and methods 2.8 Immunoprecipitation and mass spectrometry