过氧化物还原酶1与TBK1/IKKε相互作用并通过促进先天免疫负调控伪狂犬病病毒的传播

Peroxiredoxin 1 Interacts with TBK1/IKKε and Negatively Regulates Pseudorabies Virus Propagation by Promoting Innate Immunity.

作者信息Lin Lv, Juan Bai, Yanni Gao, Ling Jin, Xianwei Wang, Mingzhu Cao, Xing Liu, Ping Jiang
PMID34260286
期刊J Virol
发布时间2021-09-09
DOI10.1128/JVI.00923-21

实验完整度

包含蛋白互作筛选(ESI-MS、Co-IP)、基因敲除细胞系构建(CRISPR/Cas9)、病毒重组(缺失及点突变)、功能验证(复制、免疫因子表达)及信号通路生化验证,层次丰富。

主要模型

HEK293T细胞(PRDX1基因敲除及回补) PK-15细胞(PRDX1基因敲除及回补) PRV ZJ01感染模型(野生型、ΔUL13、UL13/K93A突变体、回补病毒)

重点核对

PRDX1敲除细胞系(HEK293T和PK-15)的构建与验证 PRV UL13缺失(ΔUL13)及K93A点突变重组病毒的构建与验证 PRDX1与TBK1/IKKε的相互作用(Co-IP) UL13介导的PRDX1 K48连接泛素化及蛋白酶体降解(MG132处理) 病毒复制水平测定(TCID50)及IFN-β/ISG表达检测(qRT-PCR、ELISA)

摘要

过氧化物还原酶1(PRDX1)是一种细胞抗氧化酶,对自噬、炎症和癌变等多种基本生物过程至关重要。然而,其多种作用的基础分子机制尚不清楚。在此,我们报道PRDX1正向调节干扰素(IFN)的诱导,伪狂犬病病毒(PRV)靶向PRDX1以逃避IFN诱导。PRV UL13编码一种丝氨酸/苏氨酸激酶,对PRV感染很重要,尽管其生物学功能仍不清楚。我们鉴定PRDX1为UL13相互作用蛋白。病毒学和生化测定表明,PRDX1通过与TANK结合激酶1(TBK1)和IκB激酶ε(IKKε)相互作用促进IFN诱导。相反,UL13以激酶依赖性方式通过泛素-蛋白酶体途径加速PRDX1降解。通过这种方式,PRV在生产性感染期间抑制IFN诱导,这需要PRDX1表达。本研究揭示了PRDX1在先天免疫应答中的重要作用,并揭示了一种新的病毒免疫逃逸策略以对抗细胞防御。重要性 PRV在生产性感染期间与许多细胞蛋白相互作用。在这里,我们证明了病毒蛋白UL13与抗氧化酶PRDX1的相互作用,PRDX1在多种信号转导途径中发挥作用。我们发现PRDX1通过与TBK1和IKKε相互作用参与I型IFN通路,从而负调控PRV传播。然而,UL13泛素化PRDX1,将PRDX1引导至蛋白酶体降解并有效降低其表达。这些结果阐明了PRDX1在IFN通路中的基本作用,并确定了控制PRV感染的潜在靶点。

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
PRDX1如何参与I型干扰素通路并影响伪狂犬病病毒的复制?病毒蛋白UL13如何逃避PRDX1介导的免疫应答?
核心机制
PRDX1通过与TBK1和IKKε相互作用,增强TBK1/IRF3磷酸化,促进I型干扰素及ISG表达,从而抑制PRV复制;PRV UL13激酶通过K48连接泛素化修饰PRDX1,介导蛋白酶体降解,减少PRDX1表达,从而逃避宿主先天免疫反应。
主要证据
在PRDX1敲除细胞中,PRV复制增加,IFN-β/ISG表达降低;PRDX1与TBK1/IKKε的共沉淀实验证实相互作用;UL13或其激酶活性位点突变体对PRDX1降解及免疫因子表达的影响;MG132处理恢复PRDX1表达;K48泛素化实验证实UB化类型。
研究意义
揭示了PRDX1在I型干扰素通路中的重要作用,为理解PRV免疫逃逸提供了新机制,并可能为控制PRV感染提供潜在靶点。

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

鉴定PRDX1为UL13相互作用蛋白

筛选与PRV UL13相互作用的宿主蛋白

通过ESI-MS鉴定UL13结合蛋白,随后用Co-IP验证候选蛋白PRDX1。

2

验证PRDX1对PRV复制的影响

确定PRDX1是否调控PRV复制

利用CRISPR/Cas9构建PRDX1敲除HEK293T和PK-15细胞,感染PRV ZJ01、ΔUL13或ΔUL13R,测定病毒产量和细胞活力。

3

评估PRDX1对先天免疫的调控

检测PRDX1是否影响I型干扰素及ISG的表达

转染poly(dA-dT)或cGAS/STING质粒,或感染病毒,用qRT-PCR检测IFN-β、ISG15、ISG56表达。

4

检测PRDX1与TBK1/IKKε的相互作用及其对IFN-β信号的影响

明确PRDX1是否通过TBK1/IKKε调节IFN-β信号

通过Co-IP检测外源及内源PRDX1与TBK1/IKKε的结合;报告基因实验检测IFN-β启动子活性;Western blot检测信号通路蛋白磷酸化。

5

分析UL13对PRDX1降解的影响及其机制

探究UL13促进PRDX1降解的分子机制

在HEK293T或PK-15细胞中共转染PRDX1-Myc和UL13-Flag或激酶突变体,观察降解;使用抑制剂(MG132、3-MA、Z-VAD-FMK)处理;检测泛素化类型。

6

验证UL13激酶活性在病毒复制和免疫逃逸中的作用

确定UL13激酶活性是否影响病毒复制和抗病毒免疫

构建UL13/K93A突变病毒和回补病毒,感染PRDX1+/+和−/−细胞,检测病毒滴度及IFN-β/ISG表达。

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
抗Flag抗体Abcamab125243
抗Myc抗体Abcamab32
抗PRDX1抗体Abcamab16745
抗GFP抗体Abcamab290
抗HA抗体Cell Signaling Technology3724
抗β-肌动蛋白抗体Cell Signaling Technology3700
抗IRF3抗体Cell Signaling Technology4302
抗磷酸化IRF3(Ser396)抗体Cell Signaling Technology83611
抗cGAS抗体Cell Signaling Technology31659
抗STING抗体Cell Signaling Technology13647
抗磷酸化TBK1(Ser172)抗体Cell Signaling Technology5483
抗TBK1抗体Cell Signaling Technology3504
抗IKKε抗体Cell Signaling Technology3416
抗PRDX1抗体Proteintech Group66820-1-Ig
MG132--S2619
3-甲基腺嘌呤--S2767
Z-VAD-FMK--S7023
脂质体3000转染试剂Thermo Fisher ScientificL3000015
总RNA提取试剂盒Omega--
SYBR green实时定量PCR预混液----
ABI QuantStudio 7实时定量PCR系统Applied Biosystems--
人IFN-β ELISA试剂盒Elabscience--
猪IFN-β ELISA试剂盒Mlbio--
pCDNA3.1-Myc载体----
pCDH载体----
pX335-sgRNA载体----
pX459-sgRNA-puro载体----
pUC-CMV-GFP载体----
双荧光素酶报告基因检测系统Promega--
PVDF膜----
ECL化学发光试剂Thermo Fisher Scientific--
蛋白A/G琼脂糖珠Beyotime--
Q Exactive质谱仪Thermo Fisher Scientific--
EASY-nLC进样器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
细胞系构建
PRDX1敲除细胞系(HEK293T和PK-15)的构建方法(CRISPR/Cas9或lentiCRISPRv2)、sgRNA序列、敲除验证
阅读提示:Materials and Methods中的“Generation of cells with gene disruptions”部分,以及补充材料
病毒重组
重组病毒(ΔUL13、UL13/K93A及其回补病毒)的构建策略、sgRNA序列、质粒(pX335-UL13、pUC-CMV-GFP等)
阅读提示:Material and Methods中的“Generation of PRV containing UL13 deletions or site-specific mutations”部分
病毒感染与复制测定
细胞感染MOI(0.01用于病毒滴度,0.1用于基因表达),感染时间(24h滴度,12h表达)
阅读提示:Figure legends对应图2、图3、图7
蛋白互作检测
转染剂量(如PRDX1-Myc 3μg、UL13-Flag 3μg),Co-IP抗体及用量
阅读提示:Materials and Methods中的“Co-IP”部分及Figure 1 legend
泛素化与降解实验
MG132处理浓度(1μM或5μM)和处理时间(8h),转染剂量
阅读提示:Materials and Methods部分及Figure 6 legend