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研究目的和意义:A 型流感病毒(influenza A virus,IAV)可引起广泛的动物感染,且在流行中极易发生变异,当不同的IAV 混合感染时就可能会发生基因重配。这种基因重配,自然会导致病毒生物学性质的改变,其中最重要的就是病毒致病力的增加以及感染宿主的改变,导致跨物种间传播感染。近来发现A 型流感病毒的NS1 蛋白可与PI3K的调节亚基p85的SH3区域相结合,从而激活PI3K/Akt(磷脂酰肌醇-3 激酶/蛋白激酶B)信号通路。文献表明,激活的PI3K/Akt 信号通路有利于病毒的复制。为检测体外构建的SH3 片段能否与正常胞内存在p85β的SH3 位点相竞争,从而抑制病毒的复制能力,本实验通过构建pcDNA-SH3质粒(pcDNA的N 端携带有Flag 标签),转染至MDCK 细胞中表达,然后检测对不同A型流感病毒株复制的影响,以及检测病毒感染后的细胞内磷酸化Akt的表达。
材料和方法:
1. 构建SH3 质粒(pSH3):以PNF 质粒(在pCDNA的N 端加上Flag 标签)为载体,在BamHI和EcoRI 两个位点中插入p85β的SH3 区域(9-79aa)序列;构建NS11,NS32和NS92 质粒(pNS11,pNS32和pNS92):以pEGFP-c1 为载体,在BamHI 酶切位点插入H1N1,H3N2和H9N2的NS1 蛋白全长序列。
2. 在MDCK 细胞中共转染pSH3和pNS11(或pNS32,pNS92),通过共聚焦显微镜观察共定位现象。
3. 在MDCK 细胞中转染pSH3,48h后进行不同A 型流感病毒株(PR8,ST1233,ST364,Ph2246和Qa199)感染(MOI=0.001),每12h 取上清,将上清进行病毒滴度测定。
4. 在MDCK 细胞中转染pSH3,24h后进行不同A 型流感病毒株(PR8,ST1233,ST364,Ph2246和Qa199)感染(MOI=2),感染8h后取细胞裂解液,通过WesternBlot检测Akt-P(Ser473)的表达情况。
5. MDCK 细胞预先用LY294002(PI3K 抑制剂)处理2h,然后进行不同A 型流感病毒株(PR8和ST364)感染(MOI=2)1h,进行病毒空斑实验。检测PI3K/Akt 通路对PR8和ST364 两株病毒复制的作用。
结果及结论:
1. 构建好的pSH3,pNS11,pNS32和pNS92 质粒经过DNA 测序正确。
2. 通过共聚焦显微镜,可以观察到在MDCK 细胞中,h-SH3与NS1 蛋白(NS11,NS32 或NS92)主要分散分布或以一些点状结构分布在胞核内,同时SH3 片段和NS1 蛋白能够共定位。因此h-SH3 能与不同的A 型流感病毒亚型(H1N1,H3N2和H9N2)的NS1蛋白相结合。
3. MDCK 细胞转染pSH3,48h后感染不同A 型流感病毒株(PR8,ST1233,ST364,Ph2246或Qa199)后,每12h 取的上清病毒滴度比正常的MDCK 细胞感染病毒后相比较呈不同程度的下降。取下降最大的时间点观察,ST364 病毒滴度有8 倍下降,Qa199 病毒滴度有6 倍下降,Ph2246 病毒滴度有4 倍下降,ST1233和PR8 病毒滴度均有2 倍下降。H-SH3具有不同程度的抑制A 型流感病毒株(PR8,ST1233,ST364,Ph2246和Qa199)的复制能力,说明不同A 型流感病毒株的NS1 蛋白对h-SH3 敏感性不同。
4. MDCK 细胞转染pSH3,24h后感染不同A 型流感病毒株(PR8,ST1233,ST364,Ph2246或Qa199),8h后细胞裂解液通过WesternBlot检测Akt-p及Akt-T 变化。我们观察到除了ST1233 病毒株,其余四株病毒感染后MDCK 细胞的Akt-p水平均上升;另外,PR8和ST364 病毒株的Akt-P/Akt-T 比值下降,但其他三种病毒株的Akt-P/Akt-T 比值无差异。
说明在无病毒感染时,h-SH3 不会影响正常MDCK 细胞PI3K/Akt 信号通路,而且h-SH3的抑制病毒复制能力,是具有病毒株的特异性。
5. 预先用LY294002 处理的MDCK 细胞,再用A 型流感病毒感染(ST364 或PR8)1h后进行空斑实验,发现处理后的细胞ST364 病毒滴度比正常细胞的滴度有明显下降,而PR8病毒滴度在处理前后细胞都无明显改变。提示PI3K/Akt 信号通路有利于ST364 病毒复制作用,而对PR8 病毒复制不敏感。