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马动脉炎病毒(equine arthritis virus,EAV)属于动脉炎病毒科,为单股正链RNA病毒,可以引起马的病毒性动脉炎。EAV基因组共编码8个结构蛋白和至少13个非结构蛋白。其中非结构蛋白nsp4是一种典型的3C样丝氨酸蛋白酶,具有切割活性。根据报道,nsp4的三维结构有已知最小的胰凝乳蛋白酶样折叠,还有一个典型的三联体催化中心(Ser-120,His-39和Asp-65)。 Ⅰ型干扰素是宿主细胞在病毒感染时产生的最主要的抗病毒细胞因子,之前的研究发现EAV可以抑制IFN-β的产生,但具体的作用机制尚不清楚。有文献报道,甲肝病毒和口蹄疫病毒的3C蛋白酶都可以通过其切割活性来抑制IFN-β的产生,那么EAV的3C样蛋白酶即nsp4是否也可以抑制IFN-β的产生呢? 鉴于此,本论文以EAV nsp4为研究对象,初步探讨了其对IFN-β产生的影响,并进一步解释了其作用机制,主要研究内容如下: 1.超表达EAV nsp4抑制IFN-β的产生及干扰素刺激基因的表达 将构建的EAV nsp4的真核表达质粒转染HEK293-T细胞,分别用双荧光素酶报告系统和Real-time PCR检测超表达nsp4对SeV诱导的IFN-β产生的影响,结果表明EAV nsp4在启动子水平和mRNA水平均能够显著抑制IFN-β的产生。我们的研究还发现EAV nsp4可以显著抑制ISG15、ISG20、ISG54和ISG56等多种ISGs的表达。 2.EAV nsp4通过抑制NF-κB和IRF3信号通路进而抑制IFN-β的产生 干扰素调节因子3(IRF3)和核转录因子-κB(NF-κB)是调节IFN-β产生的两个重要转录因子,为了阐明EAV nsp4是通过哪个转录因子来抑制IFN-β的产生的,我们利用双荧光素酶报告系统和Western Blot实验检测超表达EAV nsp4对这两个转录因子的影响。双荧光素酶检测结果表明,nsp4可以在启动子水平显著抑制IRF3和NF-κB的活化,并且呈现一定的剂量依赖性;Western Blot结果表明nsp4可以抑制IRF3以及p65的磷酸化。这就说明EAV nsp4是通过抑制IRF3和NF-κB两个转录因子的活性进而抑制IFN-β的产生。 3.EAV nsp4对IFN-β的抑制依赖其3C样丝氨酸蛋白酶活性 EAV nsp4是一种典型的3C样丝氨酸蛋白酶。为了探究nsp4对IFN-β的抑制是否与其3C样蛋白酶酶活性是否有关,我们构建了EAV nsp4的3个酶活性位点突变体,即nsp4-H39A,nsp4-D65A和nsp4-S120A。双荧光素酶报告系统检测结果表明,与野生型的EAV nsp4相比,nsp4的酶活性位点突变体对IFN-β的抑制作用明显减弱,这就表明EAV nsp4对IFN-β的抑制依赖其3C样丝氨酸蛋白酶活性。 4.EAV nsp4通过切割NEMO抑制IFN-β的产生 RIG-Ⅰ/MDA5信号通路是RNA病毒感染时宿主产生干扰素的一条重要信号通路。为了探究nsp4抑制IFN-β产生的作用靶标,我们将RIG-Ⅰ、MDA5、IPS1和TBK1分别与nsp4共转染HEK293-T细胞,双荧光素酶实验发现EAV nsp4的作用靶标在TBK1的上游,进一步我们又将RIG-Ⅰ、MDA5、IPS1和NEMO分别与nsp4共转染,Western Blot实验发现nsp4可以切割NEMO,而且表现出一定的剂量依赖性。这就表明EAV nsp4是通过切割NEMO来抑制IFN-β的产生。 5.EAV nsp4对NEMO的切割依赖其3C样丝氨酸蛋白酶活性 EAV nsp4是一种3C样丝氨酸蛋白酶,具有切割活性,因此我们想探究nsp4对NEMO的切割是否依赖其3C样蛋白酶活性,所以将NEMO分别与野生型的nsp4及其酶活性位点突变体共转染,结果发现nsp4的酶活性位点突变体不能切割NEMO,而野生型的nsp4可以切割NEMO,这就说明nsp4对NEMO的切割依赖其3C样丝氨酸蛋白酶活性。