丙型肝炎病毒通过内质网应激抑制AKT-结节性硬化复合物—雷帕霉素靶向蛋白通路诱导自噬

Hepatitis C virus inhibits AKT-tuberous sclerosis complex (TSC), the mechanistic target of rapamycin (MTOR) pathway, through endoplasmic reticulum stress to induce autophagy.

作者信息He Huang, Rongyan Kang, Ji Wang, Guangxiang Luo, Wei Yang, Zhendong Zhao
PMID23169238
期刊Autophagy
发布时间2013-02
DOI10.4161/auto.22791

实验完整度

使用HCV复制子和感染模型,Western blot、流式、荧光显微镜等功能验证,及shRNA敲低和药物干预机制验证。

主要模型

Huh7细胞 HCV-N全基因组复制子Huh7细胞 JFH1病毒感染的Huh7细胞

重点核对

MOI=10的JFH1感染5天诱导显著自噬 50 μM氯喹处理6小时验证自噬流 5 mM 4-PBA处理12小时抑制内质网应激 1 mM二甲双胍处理3天抑制HCV复制

摘要

丙型肝炎病毒能够通过内质网应激诱导自噬,但确切的分子信号通路尚不清楚。我们发现,在携带HCV-N(1b型)全基因组复制子或感染JFH1(2a型)病毒的Huh7细胞中,雷帕霉素靶向蛋白复合物1的活性受到抑制,导致UNC-51样激酶1激活,从而引发自噬。我们随后分析了MTORC1上游的活性,发现HCV感染抑制了蛋白激酶AMP激活α(包括PRKAA1和PRKAA2)和AKT(泛AKT,包括AKT1-3三种亚型)。AKT-TSC-MTORC1通路的抑制有助于上调自噬,而PRKAA的抑制下调自噬。自噬的净效应来自AKT,其作用压过了PRKAA的抑制效应。进一步发现,HCV诱导的内质网应激是AKT通路抑制的原因。二甲双胍是一种PRKAA激动剂,不仅通过激活PRKAA抑制HCV复制,还通过独立于自噬通路的AKT激活抑制HCV复制。综上所述,我们的数据表明HCV通过内质网应激抑制AKT-TSC-MTORC1通路,导致自噬,这可能有助于HCV诱导的自噬的建立。

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
HCV通过何种信号通路诱导自噬?
核心机制
HCV感染通过内质网应激抑制AKT-TSC-MTORC1通路,导致ULK1去抑制并激活,从而诱导自噬;PRKAA的抑制有相反作用但被AKT的抑制作用所压倒。
主要证据
在HCV-N复制子和JFH1感染细胞中,Western blot显示MTOR和ULK1磷酸化降低,LC3B-II增加,SQSTM1减少;过表达Myr-AKT或敲低TSC2可逆转MTOR抑制和自噬标志物变化。
研究意义
阐明了HCV通过ER stress-AKT-TSC-MTORC1通路诱导自噬的机制,为理解HCV发病机制及治疗提供新视角。

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

HCV感染诱导自噬

验证HCV感染是否诱导自噬

用JFH1病毒感染Huh7细胞,检测LC3B-II转化和SQSTM1降解

2

自噬流完整性分析

验证诱导的自噬是否为完整过程

用氯喹处理感染细胞,检测LC3B-II积累和SQSTM1降解的变化

3

MTORC1及上游通路分析

确定HCV感染对MTORC1及其上游AKT和PRKAA的影响

Western blot检测MTOR、RPS6K、ULK1、AKT、PRKAA磷酸化水平

4

AKT-TSC-MTORC1通路验证

确认AKT-TSC2通路在HCV诱导自噬中的作用

过表达Myr-AKT或敲低TSC2,检测MTOR磷酸化和自噬标志物变化

5

内质网应激作用验证

验证HCV诱导的ER stress是否抑制AKT通路

用4-PBA处理或敲低UPR通路分子,检测AKT、MTOR磷酸化及自噬标志物变化

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。

检测蛋白表达与修饰
检测细胞凋亡
检测自噬流
检测基因表达
基因功能验证

产品清单

实验环节名称品牌货号
达尔伯克改良伊格尔培养基Life Technologies11995
胎牛血清Life Technologies--
青霉素-链霉素----
非必需氨基酸Life Technologies11140
G418Sigma-AldrichG8168
L-谷氨酸Life Technologies25030
聚凝胺Sigma-AldrichH9268
氯喹Sigma-AldrichC6628
阿卡地新Sigma-AldrichA9978
4-苯基丁酸Sigma-AldrichP21005
AKT抑制剂VIIISigma-AldrichA6730
毒胡萝卜素Sigma-AldrichT9033
血小板衍生生长因子-BBPeproTech100-14B
抗ACACA抗体Cell Signaling Technology3676
抗磷酸化ACACA (S79)抗体Cell Signaling Technology3661
抗AKT抗体Cell Signaling Technology9272
抗磷酸化AKT (T308)抗体Cell Signaling Technology9275
抗磷酸化AKT (S473)抗体Cell Signaling Technology4060
抗磷酸化AKT底物抗体Cell Signaling Technology9614
抗PRKAA抗体Cell Signaling Technology2603
抗磷酸化PRKAA (T172)抗体Cell Signaling Technology2535
抗磷酸化PRKAA (S485)抗体Cell Signaling Technology4185
抗TSC2抗体Cell Signaling Technology4308
抗MTOR抗体Cell Signaling Technology2983
抗磷酸化MTOR (S2448)抗体Cell Signaling Technology2971
抗ULK1抗体Cell Signaling Technology4776
抗磷酸化ULK1 (S757)抗体Cell Signaling Technology6888
抗p70 RPS6K抗体Cell Signaling Technology2708
抗磷酸化p70 RPS6K (T389)抗体Cell Signaling Technology9234
抗EIF2AK3抗体Cell Signaling Technology3192
抗磷酸化EIF2AK3 (T980)抗体Cell Signaling Technology3179
抗EIF2S1抗体Cell Signaling Technology2103
抗磷酸化EIF2S1 (S51)抗体Cell Signaling Technology3398
抗HSPA5/GRP78抗体Cell Signaling Technology3183
抗DDIT3/CHOP抗体Cell Signaling Technology2895
抗ERN1抗体Cell Signaling Technology3294
抗ACTB抗体Sigma-AldrichA3853
抗LC3B抗体Sigma-AldrichL7543
抗SQSTM1抗体Sigma-AldrichP0067
抗ATF6抗体Santa Cruzsc-22799
抗HCV核心蛋白抗体Santa Cruzsc-57800
抗XBP1抗体Santa Cruzsc-7160
IRdye 680RD标记抗兔IgGLI-COR Biotechnology926-68071
800CW标记抗小鼠IgGLI-COR Biotechnology926-32210
BioTrace硝酸纤维素膜Pall66485
BCA蛋白定量试剂盒Thermo Scientific23225
蛋白酶抑制剂混合物Roche04693132001
磷酸酶抑制剂混合物Roche04906845001
Odyssey红外成像系统LI-COR Biosciences--
皂苷Sigma-Aldrich47036
Dylight 488标记抗兔二抗Jackson ImmunoResearch711-485-152
罗丹明标记抗鼠二抗Jackson ImmunoResearch715-295-150
DAPILife TechnologiesD1306
Triton X-100Sigma-AldrichT8787
Dylight 405标记抗鼠二抗Jackson ImmunoResearch715-475-150
Annexin-V-FITC PI试剂盒NeoBioscienceFAK012
FACS Canto II流式细胞仪Becton Dikinson--
SV总RNA提取试剂盒PromegaZ3100
逆转录试剂盒PromegaA3500
Power SYBR Green PCR预混液Life Technologies4367659
7900HT Fast实时PCR仪Life Technologies--

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
HCV感染与自噬诱导
JFH1病毒感染Huh7细胞,MOI=10,感染时间5天
阅读提示:Materials and Methods: Production, titration and infection of HCV JFH1 strain; Results: HCV infection induced autophagy
自噬流检测
氯喹浓度50 μM,处理时间6小时;mTagRFP-mWasabi-LC3B转染
阅读提示:Results: HCV infection-induced autophagy was a complete process; Figure 2 legend
MTORC1活性检测
PDGF-BB浓度50 ng/ml,处理6小时;检测MTOR S2448、RPS6K、ULK1磷酸化
阅读提示:Results: HCV infection inhibited MTORC1 and activated ULK1; Figure 3 legend
AKT-TSC通路验证
慢病毒转导Myr-AKT或TSC2 shRNA,感染后第3天转导,第5天检测
阅读提示:Results: HCV promoted autophagy induction via inhibiting AKT activation; Figure 5 and 6 legends
内质网应激抑制实验
4-PBA浓度5 mM,处理12小时;或shRNA敲低EIF2AK3、ATF6、ERN1
阅读提示:Results: HCV-induced ER stress resulted in the inhibition of AKT; Figure 8 and 9 legends