CXCR4在促进埃博拉病毒进入和靶向过量糖蛋白进行网质自噬降解以增强病毒适应性中的双重作用

Dual roles of CXCR4 (C-X-C motif chemokine receptor 4) in promoting entry of ebolavirus and targeting excessive glycoprotein for reticulophagic degradation to facilitate viral fitness.

作者信息Hongxin Huang, Wendi Shi, Huijun Yan, Linjin Fan, Jiajun Lu, Zhenyu Long, Xiaowei Li, Jiao Li, Jie Wang, Linna Liu, Jun Qian
PMID40223186
期刊Autophagy
发布时间2025-10
DOI10.1080/15548627.2025.2492877

实验完整度

高

包含细胞系模型、trVLPs感染、基因敲除、免疫共沉淀、质谱、共聚焦显微镜、自噬通路抑制剂及基因敲除等,涵盖体外功能验证和机制验证。

主要模型

HEK 293T和HeLa细胞系用于EBOV trVLPs感染 Huh7细胞系用于内源性CXCR4研究 CRISPR-Cas9基因敲除细胞系(CXCR4、HGS、RNF185等)

重点核对

EBOV trVLPs感染浓度(106 copies/mL)及感染时间(2h) CXCR4拮抗剂motixafortide(20μmol/L)和中和抗体12G5(15μg/mL)的处理 CHX处理(100μg/mL)检测GP半衰期 基因敲除细胞系(ATG3、ATG5、RETREG1等)的构建和验证

摘要

由扎伊尔埃博拉病毒(EBOV)感染引起的埃博拉病毒病(EVD)因其极高的死亡率,对非洲乃至全球的公共卫生构成重大威胁。然而,目前仍没有能够完全治愈EVD的有效抗病毒疗法。全面了解病毒-宿主相互作用将有助于开发新的抗病毒药物。在此,我们展示了CXCR4诱导的巨自噬/自噬,并在EBOV感染期间通过与病毒颗粒上的糖蛋白(GP)相互作用被内化到内体;这促进了EBOV的附着和进入,而CXCR4拮抗剂和中和抗体可减少这一过程。我们还发现,CXCR4通过下调细胞毒性GP以促进病毒适应性来增加EBOV复制,而不是影响病毒工厂的组装。机制上,过量的EBOV GP可以通过它们与HGS(ESCRT机制的关键组分之一)的相互作用劫持CXCR4的分选和转运途径;随后GP可以被CXCR4携带回内质网,在那里E3泛素连接酶RNF185被招募,以K27和K63连接的方式多聚泛素化GP。最后,多聚泛素化的GP通过与RETREG1(网质自噬调节因子1)相互作用,以ATG3和ATG5依赖的方式,通过网质自噬在溶酶体中降解。我们的发现揭示了CXCR4在调节EBOV生命周期中的双重作用,既作为通过作用于病毒颗粒上的GP促进病毒进入的进入因子,也作为靶向过量GP进行网质自噬降解的因子,为EBOV通过高效的病毒-宿主相互作用劫持宿主囊泡运输系统以促进病毒适应性提供了新证据。

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
CXCR4在EBOV生命周期中的具体作用及其机制是什么?
核心机制
CXCR4与EBOV GP互作促进病毒进入;过量GP劫持CXCR4分选转运途径,通过HGS、RNF185介导K27/K63多聚泛素化,并依赖RETREG1网质自噬降解GP,以促进病毒适应性。
主要证据
通过trVLPs感染实验、共聚焦显微镜观察、免疫共沉淀、Western blot、LC-MS/MS及基因敲除验证,证明CXCR4促进病毒附着进入,并介导GP经网质自噬降解。
研究意义
揭示了CXCR4在EBOV生命周期中的双重作用,为EBOV劫持宿主囊泡运输系统促进病毒适应性提供新证据,可能为开发抗病毒策略提供新靶点。

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CXCR4与EBOV GP的相互作用及内化

确定CXCR4是否与EBOV GP互作并发生内化进入内体

在HEK 293T细胞中共表达CXCR4和GP(或GP1/GP2/GP1ΔRBD),通过免疫共沉淀检测相互作用;通过共聚焦显微镜观察CXCR4和GP的共定位及EEA1共定位;使用CXCR4敲除细胞检测GP与EEA1的共定位变化。

2

评估CXCR4对EBOV附着和进入的影响

检验CXCR4是否作为EBOV进入因子促进病毒附着和进入

使用过表达或敲除CXCR4的HEK 293T和HeLa细胞,感染EBOV trVLPs(106 copies/mL),在4°C或37°C下孵育2小时,通过RT-qPCR检测GP和VP40 RNA水平评估附着和进入。

3

验证CXCR4对EBOV复制的影响

确定CXCR4是否影响EBOV复制及其机制

在CXCR4过表达或敲除细胞中感染EBOV trVLPs,检测VP40和GP蛋白水平及转录水平;共表达GP和CXCR4检测细胞活力;检测CXCR4对NP-VP35、NP-VP24相互作用的影响。

4

探究CXCR4介导GP降解的途径

确定GP降解是否通过溶酶体途径及关键分子

使用MG132和BafA1处理细胞,检测GP蛋白水平;通过共聚焦显微镜观察GP与LAMP1共定位;通过LC-MS/MS鉴定GP互作蛋白;敲除HGS、ITCH/AIP4、TRIM21等基因,检测对CXCR4介导GP降解的影响。

5

验证GP经网质自噬降解

验证CXCR4介导GP降解是否依赖网质自噬

在ATG3、ATG5、SQSTM1/p62、RETREG1、LAMP2基因敲除细胞中检测CXCR4介导的GP降解;使用雷帕霉素处理观察对GP降解的影响;检测GP与LC3共定位。

6

研究GP多聚泛素化及RNF185的作用

确定CXCR4是否促进GP多聚泛素化及泛素连接酶RNF185的作用

在HEK 293T细胞中共表达GP、泛素及CXCR4,通过免疫共沉淀检测GP泛素化水平,使用泛素突变体分析连接类型;敲除RNF185检测GP降解;检测CXCR4对GP与RNF185、HGS、RETREG1相互作用的影响。

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
杜尔贝科改良伊格尔培养基Thermo Fisher Scientific11965092
胎牛血清ExCell BioFSD500
青霉素-链霉素Thermo Fisher Scientific15070063
嘌呤霉素Thermo Fisher ScientificA1113803
MG132MCEHY-13259
巴佛洛霉素A1MCEHY-100558
雷帕霉素MCEHY-10219
二甲亚砜AcmecDMSO-D54260-500mL
Lipofectamine 3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000075
Opti-MEM培养基Thermo Fisher Scientific31985070
0.45微米滤器MilliporeSLHVR33RB
TRIzol试剂Thermo Fisher Scientific15596018CN
M-MLV逆转录酶试剂盒Thermo Fisher Scientific28025013
qPCR试剂盒CWBIOCW3008H
QuantStudio 5实时荧光定量PCR仪Thermo Fisher Scientific--
双荧光素酶检测试剂盒Promega CorporationE2940
CCK-8试剂盒Beyotime BiotechnologyC0038
多功能酶标仪Synergy H1BioTek--
RIPA裂解液BeyotimeP0013J
蛋白酶抑制剂混合物BeyotimeP1005
硝酸纤维素膜Merck MilliporeHATF00010
TBST缓冲液SolarbioT1081
Odessey红外成像系统LICOR--
化学发光成像分析系统Tanon--
膜蛋白和胞浆蛋白提取试剂盒BeyotimeP0033
抗DDDDK标签多克隆抗体琼脂糖MBL Beijing BiotechnologyPM020-8
抗HA标签多克隆抗体琼脂糖MBL Beijing Biotechnology561-8
抗MYC标签单克隆抗体琼脂糖MBL Beijing BiotechnologyM047-8
Triton X-100SolarbioT8200-100mL
DAPISolarbioC0065
三色荧光免疫组化小鼠/兔试剂盒Immunoway BiotechnologyRS0035
LSM780激光扫描共聚焦显微镜Zeiss--
细胞质膜染色试剂盒(DiD远红外荧光)BeyotimeC1995S
赛默飞UltiMate 3000超高效液相色谱Thermo Fisher Scientific--
Orbitrap Fusion Lumos质谱仪Thermo Fisher Scientific--

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
细胞系来源(HEK 293T、HeLa、Huh7)及培养条件(DMEM、10%FBS、1%青霉素-链霉素)
阅读提示:Materials and methods: Cell lines
EBOV trVLPs感染
病毒滴度(106 copies/mL)、感染时间(2小时)、温度(4°C或37°C)
阅读提示:Materials and methods: Production of EBOV trVLPs and infection
CXCR4拮抗剂处理
motixafortide浓度(20μmol/L)和12G5浓度(15μg/mL)及预处理时间
阅读提示:Results: CXCR4 acts as an entry factor of EBOV(图2J-O)
GP降解实验
CHX浓度(100μg/mL)及检测时间(0-8h)
阅读提示:Results: CXCR4 mediates GP degradation by reducing its stability(图4K-L)
基因敲除
各基因敲除细胞系(HGS、RNF185等)的构建和验证
阅读提示:Materials and methods: Construction of CRISPR-Cas9 knockout (KO) cell lines