肝细胞内宿主限制性因子SAMHD1对HBV复制的作用机制研究

来源 :重庆医科大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:z534921
下载到本地 , 更方便阅读
声明 : 本文档内容版权归属内容提供方 , 如果您对本文有版权争议 , 可与客服联系进行内容授权或下架
论文部分内容阅读
目的:  乙型肝炎病毒是以逆转录方式进行复制的嗜肝 DNA病毒。SAMHD1(SAM domain and HD domain-containing protein1)是一种细胞内重要的天然免疫因子,能够抑制逆转录病毒和 DNA病毒的复制,主要通过降解病毒复制需要的dNTP原料来有效抑制病毒的复制;同时SAMHD1的磷酸化负调控其抗病毒作用。尽管之前有报道SAMHD1在肝癌细胞中抑制HBV复制,但没有阐明SAMHD1磷酸化是否与限制 HBV复制相关,同时尚不清楚宿主的蛋白激酶如何参与调控SAMHD1的磷酸化。因此本文主要研究了宿主限制性因子SAMHD1和乙肝病毒的相互作用:一方面,鉴定了 SAMHD1作为干扰素诱导基因,在细胞核内抑制HBV复制,其抑制作用依赖于其脱氧核苷三磷酸水解酶(dNTPase)活性;另一方面,阐明 SAMHD1磷酸化与其抗病毒作用的关系,进一步在肝细胞中筛选和鉴定了细胞周期激酶CDK2参与调控了SAMHD1的磷酸化及病毒复制,并通过CO-IP等方法证实了在肝细胞中CDK2直接作用于SAMHD1的分子机制。研究结果有助于阐明宿主宿主限制性因子SAMHD1的抗病毒机制及HBV募集细胞周期激酶CDK2磷酸化SAMHD1,拮抗其抗病毒的机制,并为CDK2-SAMHD1作为新的抗病毒靶点筛选新的治疗HBV的药物奠定基础。  方法:  分为两部分。第一部分:SAMHD1抑制HBV复制的机制研究(1)检测在肝细胞中 SAMHD1为干扰素诱导基因,通过干扰素(α、β、γ)处理细胞后,分别提取细胞总RNA及总蛋白,通过qPCR,Western blot检测干扰素对SAMHD1的RNA水平及蛋白的作用;(2)在HBV转染复制模型Huh7.0细胞中通过过表达外源性的SAMHD1质粒或干扰内源性的SAMHD1,通过Southern blot检测过表达外源性 SAMHD1或敲低内源性 SAMHD1对病毒复制的影响;(3)研究SAMHD1抑制病毒复制依赖于其核酸水解酶活性:应用定点突变构建了SAMHD1的dNTPase活性位点(D207N)、RNA酶活性位点(Q548A)及核定位信号活性位点(D11-14)的突变体,在HBV转染复制模型上通过Southern blot检测SAMHD1不同位点突变后对病毒复制的影响及ELISA检测了上清分泌的HBsAg变化情况;通过免疫荧光研究 SAMHD1在肝细胞中的定位及其抗病毒作用是否依赖于其核定位。第二部分:研究细胞周期激酶 CDK2磷酸化调控 SAMHD1,拮抗其抑制HBV复制的分子机制:(1)研究了 SAMHD1磷酸化对其抗病毒作用的影响:构建了SAMHD1不同的磷酸化位点突变体,在肝癌细胞Huh7.0中通过Southern blot检测了这些磷酸化突变位点对HBV复制的影响;(2)在肝细胞中筛选CDK2激酶参与了调控SAMHD1磷酸化和病毒复制:在肝细胞中,通过siRNA敲低细胞周期蛋白关键激酶CDK1、CDK2、CDK6后,Western blot检测对SAMHD1的磷酸化水平的影响,Southern blot检测其对HBV复制的影响,流式细胞术检测了其对细胞周期的影响;接着利用靶向细胞周期激酶的特异性抑制剂(CDK1抑制剂、CDK2抑制剂、CDK6抑制剂)作用肝细胞后,研究了SAMHD1磷酸化水平的变化,病毒复制水平的变化;接着在Huh7.0细胞中通过CO-IP试验研究了SAMHD1与CDK2的相互作用,在293T细胞中通过CO-IP研究了SAMHD1与CDK2、HBV core蛋白之间的相互作用;最后在HBV转染复制细胞模型和HepG2-NTCP感染模型上研究了敲低Cyclin E2对SAMHD1磷酸化及HBV复制的抑制作用。  结果:  第一部分,SAMHD1抑制HBV复制的机制研究,在Huh7.0细胞中,加入不同剂量的α、β、γ后分别提取RNA或蛋白,结果表明干扰素α和β处理后,SAMHD1蛋白的转录和翻译水平明显随剂量的增加而增加,而干扰素γ在1000U/ml剂量处理后,SAMHD1的mRNA和蛋白水平有一定的增加,但是没有显著差异,表明SAMHD1主要受到I型干扰素的诱导上调;在Huh7.0细胞中沉默内源性SAMHD1,HBV的复制增强3.5倍,表明SAMHD1具有限制病毒复制的作用,接着通过siRNA沉默内源性SAMHD1的表达后,分析干扰素α、β对HBV的抑制效应的变化,结果表明:与对照组相比,干扰素α处理后,SAMHD1的蛋白水平增加2.16倍,其HBV复制水平降低76%;干扰素β处理后,SAMHD1的蛋白水平增加2.87,其HBV复制水平降低81%;但是干扰内源性SAMHD1后,干扰素α和干扰素β抑制HBV复制的作用明显减弱,表明干扰素α和干扰素β抑制 HBV复制的作用依赖于内源性的限制性因子 SAMHD1。接着我们 Huh7.0和HepAD38细胞中过表达外源性SAMHD1后,MTT检测细胞相对活力表明外源性SAMHD1对细胞没有明显的毒性,同时外源性表达的SAMHD1能够显著抑制HBV的复制。我们通过免疫荧光检测了SAMHD1在Huh7.0的细胞定位:无论是干扰素诱导内源性的SAMHD1还是过表达SAMHD1,均定位在细胞核内,而缺失核定位信号(NLS)的突变蛋白则定位于细胞质中;缺失NLS的SAMHD1突变蛋白D11-14丧失了对HBV的抗病毒作用,表明SAMHD1对HBV的抑制作用依赖于其核定位。  第二部分:在HBV转染复制模型Huh7.0细胞中,通过共转HBV复制质粒与SAMHD1表达质粒及其dNTPase活性突变、核酸酶突变、及磷酸化位点突变后与对照比较,发现SAMHD1野生型及T592V(去磷酸化突变体)都能抑制HBV的复制,然而,dNTPase活性突变体D207N和D137N及T592E磷酸化丧失了其抑制HBV复制的作用,这说明SAMHD1蛋白dNTPase活性和T592位点的去磷酸化对其抑制HBV复制是至关重要的。核酸酶突变体Q548A/T592V仍然具有抑制HBV复制的作用,表明SAMHD1的核酸酶不是其抗病毒作用相关。同样检测SAMHD1不同磷酸化位点的突变体(S18E,T21E,T25E,S33E,T592E)对病毒复制的作用表明只有T592位点突变成磷酸化形式后,SAMHD1失去了对HBV的抑制作用,而其位点的模拟磷酸化突变S18E,T21E,T25E,S33E和S93E仍然对HBV具有抑制活性,说明SAMHD1的T592磷酸化位点是其拮抗抗病毒活性的重要位点。我们在Huh7.0细胞中,先转染敲低CDK1、CDK2、CDK6的特异性siRNA,然后过表达HBV复制质粒,72小时后,提取细胞内的磷酸化蛋白及HBV的病毒颗粒DNA,结果表明与对照相比,干扰CDK1或CDK6表达后SAMHD1的T592位磷酸化及HBV的复制没有明显的变化;而干扰CDK2表达后,SAMHD1蛋白T592位磷酸化显著下降,同时病毒复制水平显著下降。说明相对于CDK1、CDK6来说,CDK2激酶参与了 SAMHD1的磷酸化和病毒复制的调控作用。其次在Huh7.0细胞中通过加入CDKs(CDK1,CDK2,CDK6)的特异性抑制剂处理后,发现CDK2抑制剂能够有效抑制SAMHD1的磷酸化水平,进而抑制了HBV的复制,而CDK1和CDK6抑制剂对SAMHD1的磷酸化水平及对HBV复制没有明显作用;在Huh7.0细胞中,共转SAMHD1及CDK2,通过Co-IP发现SAMHD1与CDK2存在相互作用;在293T细胞中,通过CO-IP发现SAMHD1与CDK2存在相互作用,但 HBV core蛋白没有参与 SAMHD1/CDK2的活化形式;在转染复制模型Huh7.0和HepG2-NTCP感染模型中,干扰Cyclin E2显著降低了了SAMHD1的磷酸化和病毒复制,表明Cyclin E2参与了CDK2磷酸化SAMHD1的过程。  结论:  在肝细胞中,内源性的SAMHD1受干扰素α、β调控发挥其抗病毒作用;SAMHD1抑制HBV复制依赖于其脱氧核苷三磷酸水解酶活性和细胞定位;SAMHD1蛋白T592位点的磷酸化负调控其抗病毒作用;在肝细胞中,CDK2激酶参与了调控 SAMHD1的磷酸化和病毒复制过程, CDK2能够直接作用于SAMHD1;Cyclin E2参与CDK2磷酸化SAMHD1,调控病毒复制的过程。
其他文献
在高中物理教学中,由于各种原因,学生学习成绩呈现两级分化.如果教师还是采取“一刀切”教学方法,将无法提高学生的学习成绩,而差别化教学则可以解决这一问题.  什么是差别化教学呢?所谓差别化教学就是在教学过程中对不同接受能力的学生采用区别对待的方法,一起达到学习成绩共同提高的教学过程.下面就这一问题进行具体分析.  一、差别化教学必要性分析  1.学生个体差异性要求差别化教学  现在的高中学生都经过初
目的:应用飞行时间质谱技术(SELDI-TOF-MS surfac eenhanced laser desorption/ionization time-of-flight massspectrometry 即表面增强激光解析及电离飞行时间质谱)检测肝癌
将人文精神融入自然科学的教学模式已经成为现今流行的教学模式,片面追求自然科学教育或人文教育,已经难以满足社会对高素质、复合型人才的需求.高中物理作为自然科学教育的基础学科,在日常教学中偏重理论知识和逻辑思维的培养,而忽略了对人文精神的培养,这种教学模式对学生的全面发展是不利的.新课改要求全面培养学生的综合素质,对此,就必须扭转先前的教学理念,高中物理教学应当融进人文精神,从而在学生掌握科学知识的同
课堂提问是教师必须掌握的一门综合艺术.教师必须对课堂提问进行深入的研究,才能更好地为提高教学效率服务.当前传统教育观念、管理模式和评价体系限制了教师和学生在教学过程中主观能动性的发挥,降低了课堂提问的实际效果.在高中物理教学过程中,课堂提问既是优化课堂教学的重要手段,又是教师教学艺术的重要组成部分.本文就此探讨了高中物理课堂教学中有效提问的方式.  一、在高中物理课堂教学中进行有效提问的作用  高
介绍了一种具有技术创新意义的中小型风机节能技术,且在崖头煤矿通风系统中应用多年,促进了完全生产,经济效益显著,具有较好的推广前景。 This paper introduces a kind of smal
高中化学是一门试验性质很强的学科,也是以实验为理论基础的学科,没有实验的归纳与总结,理论就会显得空泛而无依托,实验与理论相辅相成,相互促进.本文笔者从高中化学课堂实验的演示入手,来探讨妙用演示实验的课堂过程.  一、导学型演示实验,激发学习热情  导学型演示实验,是让学生更好的巩固以前学习到的知识,并引出新需要学习的知识内容.导学型演示实验起到了承上启下的作用,是为引导学生获得新知识而展开的实验过
一、受者认知结构的界定1.受者指传播过程中信息的受者。包含这样三层含义:一是传统意义上的受众(读者、听众、观众的统称);二是相对于其他传者的传播者;三是网上信息沟通时的信息接
对于高中化学实验题来说,近些年在高考中已经成为固定的试题类型被确定下来,但是由于这种题型牵涉到的考点较多,试题的难度系数一般较高,学生遇到这样的问题都会感觉到不小的压力,从笔者的调查来看,学生在此部分的失分现象也是较为普遍的,为此,如何帮助学生走出困境,提高高中化学实验题的解题技巧已经成为提高学生化学学习能力和学习成绩的必然选择.  一、高中化学实验试题的解题分析及分类研究  《基础教育课程改革纲
化学是一门基础性实验学科,在化学教学中实验占相当的比重.化学实验能帮助学生理解化学概念,培养学生的实验技能,提高多方面能力.可是应该教育下的高中化学教学,化学实验却被淡化,从学校到教师都不是太重视,学校领导怕花钱购买器材,实验员怕麻烦,教师图省事,能懒则懒,有时为了应付测试、应付听课等,实在不行,就教师自己做演示实验,最多学生少量分组做做,减少实验数量,减少实验组数.还是停留在形式上实验,只强调结
教学过程包括两个方面:一是教,二是学.就其本质而言是教师通过创造性劳动,把科学原理转化为学生的知识和能力的一种特殊形式的认识过程.经验证明,一个成功的教学过程,不只是让学生掌握知识而是在学好知识的同时,掌握探求新知识的能力与方法.这就是说,既要学会,更要“会学”,从而培养正确的观点,促进学生智能的更好发展.下面就几个方面谈谈如何提高化学教学质量.  一、教师提高课堂教学质量  教师应精心备课,提高