MYADM结合人副肠孤病毒1型且是病毒进入所必需的

MYADM binds human parechovirus 1 and is essential for viral entry.

作者信息Wenjie Qiao, Christopher M Richards, Youlim Kim, James R Zengel, Siyuan Ding, Harry B Greenberg, Jan E Carette
PMID38658526
发布时间2024-04
DOI10.1038/s41467-024-47825-0

实验完整度

高

全基因组CRISPR筛选、多种细胞系及人肠道类器官验证、免疫沉淀、突变分析等多层级证据

主要模型

HT29-DKO细胞系(EXTL3和SLC35A1双敲除) HuTu80、A549、293FT、Vero、BHK21、MEF细胞系 人肠道上皮类器官(结肠类器官)

重点核对

CRISPR/Cas9全基因组筛选在HT29-DKO细胞中进行,MOI 0.1感染PeV-A1或PeV-A2 MYADM敲除细胞系(HT29-DKO、HuTu80、293FT、A549)对PeV-A1、PeV-A3感染的抗性通过RT-qPCR检测 人结肠类器官MYADM敲除后对PeV-A1、PeV-A2感染的抗性通过dsRNA免疫染色和RT-qPCR/噬斑试验验证 MYADM与PeV-A1颗粒的结合通过免疫沉淀和RT-qPCR定量,pH依赖结合在pH 7.4、6.5、6.0、5.5下测试 MYADM胞外环突变(3AA-EHN等)对病毒感染和结合的影响

摘要

人副肠孤病毒(PeV-A)日益被认为是新生儿和幼儿感染的原因,可导致从轻度胃肠道和呼吸道疾病到严重脓毒症和脑膜炎的一系列临床表现。然而,副肠孤病毒进入和感染所需的宿主因子仍研究不足。在本研究中,我们利用全基因组CRISPR/Cas9功能缺失筛选,鉴定出髓系相关分化标志物(MYADM)是多种人副肠孤病毒基因型(包括PeV-A1、PeV-A2和PeV-A3)进入所必需的宿主因子。MYADM基因敲除使细胞系和人胃肠道上皮类器官对PeV-A感染产生抗性。通过免疫沉淀,我们发现MYADM通过其第四个胞外环结合PeV-A1病毒颗粒,并鉴定了该环内介导结合和感染的关键氨基酸残基。MYADM与PeV-A1之间的相互作用及其对病毒进入的特异性重要性表明MYADM是病毒受体。MYADM敲除不减少PeV-A1与细胞的附着,提示其在附着后阶段发挥作用。我们的研究提示MYADM是人副肠孤病毒的多基因型受体,有望作为抗病毒靶点以对抗与新发副肠孤病毒相关的疾病。

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
人副肠孤病毒进入和感染所需的宿主因子是什么?
核心机制
MYADM通过其第四个胞外环直接结合PeV-A1病毒颗粒,在病毒进入的附着后阶段发挥关键受体功能,且不依赖病毒RNA复制。
主要证据
全基因组CRISPR/Cas9筛选鉴定MYADM;MYADM敲除细胞系和人肠道类器官对PeV-A1、PeV-A2、PeV-A3感染抗性;免疫沉淀显示MYADM与PeV-A1颗粒结合;突变分析确定胞外环关键氨基酸;复制子实验表明MYADM不影响病毒RNA复制。
研究意义
MYADM是人副肠孤病毒的多基因型受体,可能作为抗病毒靶点对抗与新发副肠孤病毒相关的疾病。

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

全基因组CRISPR/Cas9筛选鉴定宿主因子

鉴定人副肠孤病毒感染所需的宿主因子

在HT29-DKO细胞(EXTL3和SLC35A1双敲除)中导入Brunello sgRNA文库,感染PeV-A1或PeV-A2(MOI 0.1),收集抗性细胞,扩增gRNA并测序,与未感染对照比较

2

MYADM敲除细胞系的构建与感染验证

验证MYADM对PeV-A感染的必要性

利用CRISPR/Cas9构建MYADM敲除的HT29-DKO、HuTu80、293FT、A549细胞系,感染PeV-A1-nLuc、PeV-A1、PeV-A3,通过荧光素酶报告基因、RT-qPCR和噬斑试验检测感染

3

人肠道类器官中的MYADM功能验证

在生理相关模型中验证MYADM对PeV-A感染的必要性

构建MYADM敲除的人结肠类器官,感染PeV-A1、PeV-A2或HSV-GFP,通过dsRNA免疫染色、RT-qPCR和噬斑试验检测感染

4

MYADM胞外环功能及宿主嗜性分析

确定MYADM介导病毒感染的关键结构域和氨基酸

在BHK21和MEF细胞中表达人MYADM或ITGB6,测试PeV-A1-GFP感染;在∆MYADM细胞中回补不同物种MYADM或人-仓鼠嵌合体,通过结晶紫染色、荧光素酶报告基因检测感染;定点突变鉴定关键氨基酸

5

MYADM对病毒RNA复制的影响(复制子实验)

确定MYADM是否影响病毒RNA复制

构建PeV-A1-nLuc复制子(缺失部分衣壳序列),电转染MEF和293FT细胞,检测荧光素酶活性,与完整病毒感染比较

6

MYADM与病毒颗粒结合及进入阶段分析

验证MYADM与PeV-A1颗粒的直接结合及其在病毒进入中的作用

进行病毒结合和内化实验(4°C结合,37°C内化),免疫沉淀检测MYADM与PeV-A1颗粒结合,pH依赖结合实验,时间点结合实验

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
Dulbecco改良Eagle培养基----
胎牛血清----
L-谷氨酰胺----
青霉素/链霉素----
pLenti-CMV-Puro-Dest (w118-1)载体Addgene17452
pX458载体Addgene48138
lentiCas9-BlastAddgene52962
lentiCRISPRv2Addgene52961
Brunello文库----
QIAamp DNA迷你试剂盒Qiagen--
Mirus TransLT1转染试剂MirusMIR2300
TransIT-LT1转染试剂----
硫酸鱼精蛋白----
嘌呤霉素----
QIAamp病毒RNA迷你试剂盒Qiagen--
SuperScript III第一链合成系统Invitrogen--
Gibson组装预混液New England Biolabs--
MEGAscript T7转录试剂盒Invitrogen--
Bio-Rad Gene Pulser Xcell电转仪Bio-Rad--
电转缓冲液TeknovaE0399
Power SYBR Green Cells-to-CT试剂盒ThermoFisher4402954
Nano-Glo荧光素酶检测系统PromegaN1120
海肾荧光素酶检测系统PromegaE2810
Glomax发光检测仪----
Incucyte活细胞成像系统Sartorius--
结晶紫染色液----
Phusion高保真DNA聚合酶ThermoFisherF530L
Gene Pulser电转杯Bio-rad1652089
RNeasy Plus迷你试剂盒Qiagen--
iScript逆转录预混液Bio-Rad--
SsoAdvanced通用SYBR Green预混液Bio-Rad--
Halt蛋白酶抑制剂----
Laemmli上样缓冲液Bio-rad1610747
Mini-PROTEAN TGX预制胶Bio-Rad4561084
MYADM抗体(mAb 2B12)----
山羊抗小鼠IgG抗体GeneTexGTX213111-01
HRP偶联GAPDH抗体GeneTexGTX627408-01
SuperSignal West Pico PLUS化学发光底物ThermoFisher34580
Bio-Rad ChemiDoc Touch成像系统Bio-Rad--
HA标签多克隆抗体ThermoFisher14-6756-81
山羊抗兔IgG抗体GeneTexGTX213110-01
Pierce抗HA磁珠ThermoFisher88836
Zeba旋转脱盐柱Thermo Fisher Scientific--
Trizol试剂Invitrogen15596018
ViewRNA ISH Cell Plus检测试剂盒ThermoFisher--
PeV-A1特异性探针(Alexa Fluor 546)ThermoFisher--
小麦胚芽凝集素(Alexa Fluor 488)Invitrogen--
Hoechst染料----
Vectashield封片剂Vector LaboratoriesH-1000
Cultrex低生长因子基底膜基质II型(BME)----
Advanced DMEM/F12培养基----
表皮生长因子----
烟酰胺----
胃泌素----
A83-01----
SB202190----
B27添加剂----
HEPES缓冲液----
N-乙酰半胱氨酸----
Glutamax添加剂----
Y-27632----
L-WRN条件培养基----
PEG-it病毒沉淀液System Biosciences--
聚凝胺----
TrypLE Express消化液----
抗dsRNA抗体,克隆rJ2Sigma-AldrichMABE1134
Alexa Fluor 488山羊抗小鼠二抗ThermoFisherA-11001
Alexa Fluor 594鬼笔环肽ThermoFisherA12381
Alexa Fluor 488抗GFP多克隆抗体ThermoFisherA-21311
RNeasy微型试剂盒Qiagen74004
Avicel----
QuickExtract DNA提取液Lucigen--
EXTL3特异性抗体(克隆G-5)Santa Cruz Biotechnologysc-271986
硫酸肝素抗体(克隆F58-10E4)Amsbio370255-S
罗丹明标记花生凝集素Vector LaboratoriesRL-1072
Flag标签抗体Cell Signaling Technology2368S

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
CRISPR/Cas9全基因组筛选
细胞模型(HT29-DKO)、文库(Brunello)、MOI(0.3)、感染MOI(0.1)、筛选标准(FDR<0.01)
阅读提示:Methods 'CRISPR-Cas9 screen and data analysis'及Fig. 1a
MYADM敲除细胞系感染实验
细胞系(HT29-DKO、HuTu80、293FT、A549)、病毒(PeV-A1-nLuc、PeV-A1、PeV-A3)、MOI(0.1)、检测时间点(8 hpi、48 hpi)、检测方法(RT-qPCR、荧光素酶)
阅读提示:Methods 'Quantification of virus infection in cell lines'及Fig. 1b-d
人结肠类器官感染实验
类器官来源(人肠道组织)、MYADM敲除克隆(#11、#22)、病毒剂量(约5×10^4 PFU/孔)、感染时间(1 h)、检测时间点(48 hpi)、检测方法(dsRNA免疫染色、RT-qPCR、噬斑试验)
阅读提示:Methods 'Virus infection in human colonoids'及Fig. 2
MYADM胞外环突变与宿主嗜性实验
细胞(BHK21、MEF、HT29-DKO ∆MYADM)、病毒(PeV-A1-GFP MOI 1、PeV-A1-nLuc MOI 0.1、PeV-A1 MOI 0.5)、检测时间(24 hpi、72 hpi)、突变位点(V/H等)
阅读提示:Methods 'Plasmid construction'及Fig. 3
病毒结合与内化实验
细胞(A549、Vero)、病毒(PeV-A1 MOI 1)、结合条件(4°C 1 h)、内化条件(37°C 1 h)、蛋白酶K处理(500 ng/mL,4°C 2 h)、检测方法(RT-qPCR)
阅读提示:Methods 'Virus binding and internalization assays'及Fig. 5a-b
pH依赖的病毒颗粒结合实验
细胞(Vero表达MYADM-HA)、病毒(PeV-A1-Flag约2×10^7 PFU)、pH值(7.4、6.5、6.0、5.5)、孵育条件(4°C 2 h)、检测方法(RT-qPCR、Western blot)
阅读提示:Methods 'pH dependent binding assay'及Fig. 5d-f
复制子实验
细胞(MEF、293FT)、复制子RNA(5 µg)、电转染条件、检测方法(荧光素酶)
阅读提示:Methods 'Construction of PeV-A1 replicon and replicon assays'及Fig. 4