非洲猪瘟病毒蛋白与宿主蛋白互作网络的构建

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非洲猪瘟(African swine fever,ASF)是由非洲猪瘟病毒(African swine fever virus,ASFV)引发的一种烈性传染病,致死率很高。目前,对ASFV逃逸宿主免疫的机制了解非常不足,限制了非洲猪瘟疫苗的研制以及治疗性药物的筛选,对非洲猪瘟疫情防控不利。由于ASFV基因组异常庞大,共编码将近200种蛋白,这些蛋白与宿主蛋白之间存在复杂的相互作用。解析ASFV蛋白与宿主蛋白之间的互作关系是探究ASFV致病及免疫逃逸机制的关键。为了从ASFV蛋白与宿主免疫系统及信号转导蛋白的互作角度来探究ASFV的致病和免疫逃逸机制,我们使用了一种新型高通量酵母双杂交技术RLL-Y2H,该技术可直接对文库间的蛋白进行高通量筛选,获得蛋白互作(Protein-protein interactions,PPIs)的全局信息。我们选取了猪免疫系统和信号转导相关共28条通路1264个蛋白,用RLL-Y2H酵母双杂交技术筛选ASFV蛋白与宿主蛋白的相互作用以及自身蛋白之间的互作,构建ASFV与宿主免疫系统及信号转导相关通路的蛋白互作网络,绘制ASFV蛋白与宿主不同通路蛋白之间的互作子网络图谱以及ASFV自身蛋白互作网络图谱。根据对互作蛋白对的进一步分析,筛选ASFV在致病及免疫逃逸过程中的关键蛋白。主要内容如下:1.ASFV蛋白和宿主免疫系统及信号转导相关通路蛋白酵母文库的构建扩增得到猪免疫系统及信号转导相关28条通路共1264个基因片段,通过酵母转化构建了宿主蛋白酵母文库。经自激活检测,去除了51个具有自激活活性的蛋白,最终获得含有1213个宿主免疫系统及信号转导相关蛋白的Prey酵母文库。同时,扩增得到ASFV全部179个基因片段,通过酵母转化构建了ASFV蛋白酵母文库。经过自激活检测后获得含有178个ASFV蛋白的Prey酵母文库以及173个ASFV蛋白的Bait酵母文库。2.ASFV蛋白与宿主蛋白互作全局网络图谱的绘制通过宿主蛋白Prey酵母文库与ASFV蛋白Bait酵母文库杂交和对阳性互作蛋白对的高通量测序,结合生物信息学分析,绘制得到了包含79个ASFV蛋白和590个宿主蛋白的全局互作网络图谱。3.ASFV蛋白与宿主蛋白互作子网络图谱的绘制及关键互作节点蛋白的筛选为了筛选ASFV感染及免疫逃逸过程中的关键蛋白,我们进一步绘制了ASFV蛋白与不同宿主免疫系统及信号转导相关通路蛋白的互作子网络图谱,其中:MGF-300-1L、MGF-360-9L、MGF-360-11L与宿主中调控干扰素的蛋白存在互作,可能是调控宿主干扰素表达的潜在重要蛋白;E199L与发挥GTP酶激活功能的TSC2蛋白互作,可能在促进晚期内体膜与ASFV内膜融合以及核心释放中发挥功能;B119L(9GL)与焦亡调控的关键蛋白GSDMD、CASP8互作,可能通过与GSDMD、CASP8蛋白互作调控宿主细胞焦亡;E66L与宿主凋亡相关蛋白CARD10、MDM2、DDIT4、AZI2互作,可能调控宿主细胞凋亡;CP80R与宿主转录因子AHR存在互作,可能参与ASFV基因转录的起始;EP153R与PAP2存在互作,可能通过调控PAP2蛋白的表达进而影响P53蛋白的活性,最终对宿主细胞凋亡进行调控。4.ASFV自身蛋白互作网络图谱的绘制及关键互作节点蛋白的筛选为了了解ASFV自身蛋白之间的互作关系,我们进一步对ASFV自身蛋白之间的互作进行筛选,绘制得到了包含92个ASFV蛋白之间总共520个互作蛋白对的网络图谱。其中,P49作为ASFV重要的衣壳蛋白,其自身之间存在互作,从蛋白互作角度验证了P49蛋白在衣壳中以多聚体形式的存在。本研究解析了ASFV自身蛋白之间以及与宿主免疫系统及信号转导蛋白之间的相互作用关系,发现了79个ASFV蛋白与590个宿主蛋白之间共6975个互作蛋白对以及ASFV自身92个蛋白之间共520个互作蛋白对,为探究ASFV的免疫逃逸机制、新型疫苗的研发以及治疗性药物的筛选提供关键线索和依据。
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