宿主WARS蛋白在A型流感病毒H7N9感染过程中的功能分析

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A型流感病毒(Influenza A virus,IAV)是引起人类和动物呼吸道病症的主要病原微生物之一,并以其广泛的宿主范围、较快的传播速度和季节性流行的特点成为威胁公共卫生安全和社会经济发展的主要因素之一。细胞不仅是IAV的宿主,更是对抗IAV感染的重要组成部分之一。因此深入研究宿主细胞与IAV之间的关系,尤其是发掘宿主细胞内具有抗IAV感染功能的限制性因子(Restrictive factors,RFs)具有重要意义。在本实验室前期的IAV感染蛋白质组研究中,发现了 一个在IAV复制过程中表达异常的宿主蛋白人类色氨酰tRNA合成酶WARS。为探究WARS在H7N9病毒感染过程中所发挥的功能和潜在的机制,首先以A549细胞的cDNA为模板,PCR扩增WARS基因,构建原核表达载体pET-28a(+)-WARS。经由大肠杆菌E.coli BL21表达后,采用镍柱变性纯化的方式获得重组蛋白His-WARS,并以其作为免疫原,免疫新西兰大白兔,获得兔抗WARS多克隆抗体。然后对H7N9病毒感染前后WARS的表达量和胞内分布情况进行分析,Western blot和荧光定量PCR实验结果表明,H7N9病毒的感染能够使WARS的表达量显著上调;激光共聚焦实验结果显示在H7N9病毒感染后,WARS出现入核现象。之后构建WARS过表达细胞系并筛选有效敲低WARS的siRNA,同时设置H7N9病毒的感染剂量梯度和感染时间梯度实验组,分别从mRNA、vRNA、蛋白表达和病毒滴度层面证明了 WARS对于H7N9病毒的复制具有负调控的作用。荧光定量PCR实验结果表明,在WARS负调控H7N9病毒复制时,IFN-β、ISG-15和ISG-56的转录水平无明显变化,同时Western blot结果显示RIG-I、p-TBK1、TBK1、p-IRF3、IRF3的蛋白水平也无显著差异。为进一步排除WARS对于Ⅰ型IFN通路的影响,构建了稳定敲低WARS的A549细胞系,并对p-IRF3和IRF3进行了检测,发现并无显著差异。随后进行低温4℃病毒吸附实验,在Western blot检测中,以H7N9病毒PB2蛋白表达量表示吸附在A549细胞表面的H7N9病毒粒子数量,结果显示过表达WARS使PB2蛋白的表达量显著下调,而敲低WARS使PB2蛋白的表达量显著上调;在流式细胞术检测中,以H7N9病毒NP蛋白的荧光强度代表H7N9病毒粒子的吸附数量,结果表明过表达WARS使NP蛋白的荧光峰值出现明显左移,而敲低WARS使NP蛋白的荧光峰值出现明显右移,二者结果共同表明WARS能够负调控H7N9病毒粒子吸附于A549细胞表面这一过程。本研究阐明了宿主蛋白WARS在IAVH7N9感染过程中的负调控作用,并初步证明了 WARS能够抑制病毒粒子的吸附,为深入理解宿主与IAV之间的关系,以及抗IAV药物的研发提供了一定的理论支撑。
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