Neuropilin-1促进伪狂犬病病毒复制,病毒糖蛋白B以弗林蛋白酶依赖性方式促进其降解。

Neuropilin-1 Facilitates Pseudorabies Virus Replication and Viral Glycoprotein B Promotes Its Degradation in a Furin-Dependent Manner.

作者信息Meng Chen, Meng-Hang Wang, Xue-Gang Shen, Hao Liu, Yu-Yuan Zhang, Jin-Mei Peng, Fandan Meng, Tong-Yun Wang, Yuan-Zhe Bai, Ming-Xia Sun, Zhi-Jun Tian, Xin Yin, Xue-Hui Cai, Yan-Dong Tang
PMID36173190
期刊J Virol
发布时间2022-10-26
DOI10.1128/jvi.01318-22

实验完整度

高

包含细胞模型(RK13、HEK293T、Vero-E6、LoVo、神经母细胞瘤细胞)、分子机制验证(Co-IP、BiFC、突变体、抑制剂)、病毒构建(CRISPR/Cas9)、体内小鼠模型(生存率、病毒载量、组织病理)等多层级实验。

主要模型

RK13细胞 HEK293T细胞 Vero-E6细胞 小鼠模型

重点核对

NRP1过表达或敲低对PRV复制的影响(TCID50、Western blot) NRP1对PRV吸附(4°C结合实验)和进入(NanoLuc报告病毒)的影响 NRP1与gB、gD、gH的相互作用(Co-IP、BiFC) gB介导的NRP1降解依赖溶酶体途径(CQ处理)及弗林蛋白酶切割(gB突变体) Δfurin PRV在小鼠中的毒力(生存率、病毒载量、H&E染色)

摘要

伪狂犬病病毒(PRV)具有极强的传染性,可感染多种哺乳动物,并存在溢出感染人类的危险。病毒与宿主的相互作用决定病毒的进入和传播。在此,我们发现neuropilin-1(NRP1)显著增强PRV感染。机制上,NRP1促进PRV的吸附和进入,并增强由病毒糖蛋白B(gB)、gD、gH和gL介导的细胞间融合。此外,通过体外免疫共沉淀(Co-IP)和双分子荧光互补(BiFC)实验,发现NRP1与gB、gD和gH存在物理相互作用,且这些相互作用不依赖C-end Rule(CendR)基序,这与目前已知的病毒不同。值得注意的是,我们发现病毒蛋白gB通过溶酶体依赖性途径促进NRP1降解。我们进一步证明gB以弗林蛋白酶切割依赖性方式促进NRP1降解。有趣的是,在本研究中,我们生成了gB弗林蛋白酶切割位点(FCS)敲除的PRV(Δfurin PRV)并评估了其致病性;在体内,我们发现Δfurin PRV在小鼠中毒力显著减弱。总之,我们的研究结果表明NRP1是PRV的重要宿主因子,并且NRP1可能是抗病毒干预的潜在靶点。

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
NRP1在PRV感染和复制中扮演何种角色,以及PRV糖蛋白gB如何影响NRP1。
核心机制
NRP1通过促进PRV吸附、进入和病毒糖蛋白介导的细胞间融合来增强PRV感染;PRV糖蛋白gB在弗林蛋白酶切割后通过溶酶体途径促进NRP1降解,且其FCS是PRV毒力的决定因素。
主要证据
NRP1过表达增强PRV复制(~9倍),吸附实验显示NRP1促进病毒吸附,融合实验显示NRP1增强gB/gD/gH/gL介导的细胞融合;Co-IP和BiFC证实NRP1与gB/gD/gH相互作用;gB过表达降低NRP1水平,CQ可逆转;gB-FCS突变体不能降解NRP1;Δfurin PRV在小鼠中毒力显著减弱。
研究意义
NRP1是PRV的重要宿主因子,可能是抗病毒干预的潜在靶点;gB的FCS是PRV致病性的关键决定因素,为开发减毒疫苗或抗病毒策略提供线索。

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

NRP1在PRV复制中的作用

验证NRP1是否影响PRV的复制,以及内源性NRP1的缺失是否影响病毒产生。

在RK13、HEK293T、Vero-E6细胞中过表达NRP1或使用siRNA敲低SK-N-SH细胞中的NRP1,感染PRV后检测病毒滴度和gB表达。

2

NRP1对病毒进入的影响

评估NRP1是否为PRV的进入受体,并比较其与已知受体Nectin-1的作用。

在CHO细胞中表达NRP1或Nectin-1,感染表达NanoLuc的rPRVTJ-NLuc,检测荧光素酶活性。

3

NRP1对病毒吸附和细胞间融合的作用

确定NRP1促进PRV复制是否通过增强吸附和细胞间融合实现。

进行PRV吸附实验(4°C结合)和细胞间融合实验(共转染糖蛋白和EGFP或荧光素酶报告系统)。

4

NRP1与PRV糖蛋白的相互作用

验证NRP1是否与gB、gD、gH和gL直接相互作用,并明确是否依赖CendR基序。

在HEK293T细胞中共表达NRP1和各糖蛋白,通过Co-IP和BiFC检测相互作用;并用gB-FCS突变体验证相互作用是否依赖CendR。

5

gB介导的NRP1降解及机制

阐明gB是否通过溶酶体或蛋白酶体途径促进NRP1降解,并评估对弗林蛋白酶切割的依赖性。

共转染gB和NRP1,使用溶酶体抑制剂CQ和蛋白酶体抑制剂MG132处理,检测NRP1水平;构建gB-FCS突变体并检测其降解NRP1能力。

6

FCS对PRV体外复制的影响

评估gB中FCS敲除是否影响PRV在体外的复制和噬斑形成。

利用CRISPR/Cas9构建PRV gB-Δ500R、Δ500-501RA和Δfurin突变病毒,进行生长曲线和噬斑实验。

7

FCS对PRV体内致病性的影响

在体内评估gB FCS敲除对PRV毒力的影响。

用野生型及FCS突变PRV感染小鼠,监测生存率,检测组织病毒载量并进行H&E染色。

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。

检测病毒进入和融合
检测蛋白相互作用
基因编辑和病毒构建
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--
RPMI 1640培养基----
胎牛血清ExcellFND500
jetPRIME转染试剂Polyplus Transfection--
Lipofectamine RNAiMAX转染试剂Invitrogen--
FLAG M2磁珠Sigma--
PVDF膜Millipore--
BCA蛋白定量试剂盒Solarbio--
Odyssey CLx成像系统LI-COR--
Nano-Glo荧光素酶检测系统Promega--
荧光素酶检测系统Promega--
TIANamp基因组DNA提取试剂盒Tiangen--
总RNA提取试剂盒ITiangen--
M-MLV逆转录酶TaKaRa--
TIANamp病毒DNA/RNA提取试剂盒Tiangen--
RIPA裂解液Beyotime Biotechnology--
完全蛋白酶抑制剂混合物Sigma-Aldrich--
氯喹Sigma--
MG132Sigma--
抗β-actin抗体Proteintech--
抗NRP1抗体(小鼠)Proteintech--
抗NRP1抗体(兔)CST--
抗PVRL1抗体(Nectin-1)Proteintech--
抗Flag抗体Sigma--
抗HA抗体Sigma--
抗小鼠IgG-FITC抗体Sigma--
Alexa Fluor 488二抗Invitrogen--
Alexa Fluor 568二抗Invitrogen--
KOD聚合酶Toyobo--
DpnI限制酶Thermo Fisher Scientific--
SK-N-SH专用培养基ProcellCM-0214
SK-N-SH细胞系ProcellCL-0214

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
所用细胞系及其培养条件,如RK13、HEK293T、Vero-E6、LoVo、SK-N-SH、SH-SY5Y等;培养基种类(DMEM、RPMI 1640、SK-N-SH专用培养基)和血清浓度(10% FBS)。
阅读提示:见Materials and Methods 'Cells, viruses, antibodies, and plasmids'
病毒复制实验
PRV感染MOI(0.1)、感染时间(24小时)、NRP1过表达或敲低方式、病毒滴度测定方法(TCID50)。
阅读提示:见Results 'NRP1 is a host factor that promotes PRV infection' 和对应图1图注
病毒进入实验
CHO细胞、质粒转染量(0.5 μg)、rPRVTJ-NLuc感染量(1~4×106 PFU/well)、感染时间(6小时)。
阅读提示:见Materials and Methods 'PRV entry assay' 和Results对应部分
吸附实验
感染MOI(1)、4°C结合时间(2小时)、PBS洗涤次数(3次)、qPCR定量。
阅读提示:见Materials and Methods 'PRV attachment assay' 和Results对应部分
细胞间融合实验
共转染质粒量(NRP1 500 ng,EGFP 200 ng,糖蛋白各125 ng)、RK13或HEK293T细胞、荧光显微镜观察时间(36小时)、ImageJ分析。
阅读提示:见Materials and Methods 'Cell-to-cell fusion assay' 和Results对应部分
蛋白相互作用实验
HEK293T细胞共转染质粒量(各1.5 μg)、免疫沉淀抗体(Flag)、洗涤条件。
阅读提示:见Materials and Methods 'Coimmunoprecipitation assay'
NRP1降解实验
抑制剂浓度(MG132 1 μM,CQ 50、100 μM)、处理时间(24小时)、gB剂量梯度。
阅读提示:见Materials and Methods 'gB promoted decreases in exogenous and endogenous NRP1'
病毒突变体构建与体外特性
CRISPR/Cas9构建方法、MOI(0.01)、时间点(12、24、48、72小时)、细胞类型(Vero、HEK293T、ST)。
阅读提示:见Materials and Methods 'Δfurin virus construction by the CRISPR system' 和 'Viral growth curves and plaque assays'
小鼠感染实验
小鼠品系、性别(雌性)、周龄(6周)、每组数量(5只)、接种方式(肌内注射)、剂量(104 TCID50)、观察时间(15天)。
阅读提示:见Materials and Methods 'Challenge experiments with mice'
组织病理与病毒载量检测
H&E染色处理、组织类型(脾、肺、肾、脑)、qPCR检测病毒载量的方法。
阅读提示:见Materials and Methods 'H&E staining and viral load detection'
统计分析
使用的统计方法(Student's t检验)、重复次数(至少3次独立重复)、显著性阈值(P<0.05)。
阅读提示:见Materials and Methods 'Statistical analysis'