核糖体蛋白L12(RPL12)在猪繁殖与呼吸综合征病毒复制中的作用

来源 :江苏农业学报 | 被引量 : 0次 | 上传用户:qwertyuiopgfdsa
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  摘要: 为研究宿主细胞核糖体蛋白L12(RPL12)在猪繁殖与呼吸综合征病毒(Porcine reproductive and respiratory syndrome virus, PRRSV)复制中的作用,本研究通过荧光定量PCR和Western-blotting等方法,检测了PRRSV感染对Marc-145细胞中RPL12表达的影响,以及过表达或敲减RPL12对PRRSV复制的影响。结果显示,PRRSV感染可上调Marc-145细胞中RPL12基因的表达。过表达RPL12可促进PRRSV的复制,而敲减RPL12可抑制PRRSV的复制。通过免疫共沉淀和共聚焦显微镜检测,进一步研究发现RPL12蛋白与PRRSV GP2b蛋白存在相互作用,并共定位于细胞质中。本研究首次发现了宿主蛋白RPL12能够促进PRRSV复制,并与PRRSV GP2b蛋白存在相互作用,为进一步研究PRRSV的感染与复制机制以及与宿主的相互作用提供了新的切入点,为抗病毒药物的研发提供了有益的探索。
  关键词: 猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV);核糖体蛋白L12(RPL12);PRRSV GP2b蛋白
  中图分类号: S852.65 文献标识码: A 文章编号: 1000-4440(2021)03-0686-08
  Role of ribosomal protein L12(RPL12) in porcine reproductive and respiratory syndrome virus replication
  YIN Jie1,2, ZHAO Yong-xiang2, XUE Jiang-dong1, LIU Kai1, LI Bin2, MA De-hui1
  (1.College of Animal Science and Technology, Inner Mongolia University for Nationalities, Tongliao 028000, China;2.Institute of Veterinary Medicine, Jiangsu Academy of Agricultural Sciences, Nanjing 210014, China)
  Abstract: To study the role of host cell ribosomal protein L12 (RPL12) in the replication of porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV), real-time quantitative PCR and Western-blotting were performed to detect the effect of PRRSV infection on the expression of RPL12 in Marc-145 cells and the effect of over-expression and knockdown of RPL12 on the replication of PRRSV. The results showed that PRRSV infection could up-regulate the expression of RPL12 in Marc-145 cells. Over-expression of RPL12 promoted the replication of PRRSV, while knockdown of the RPL12 inhibited the replication of PRRSV. Through co-immunoprecipitation and confocal microscopy analysis, further study found that RPL12 protein interacted with PRRSV GP2b protein and co-localized in the cytoplasm. This study reported for the first time that the host protein RPL12 could promote PRRSV replication and interact with PRRSV GP2b protein, which provides a new cut-in point for further research on the mechanism of PRRSV infection and replication, and also provides a beneficial exploration for the development of antiviral drugs.
  Key words: porcine reproductive and respiratory syndrome virus(PRRSV);ribosomal protein L12 (RPL12);PRRSV GP2b protein
  猪繁殖与呼吸综合征病毒(PRRSV)是猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)的病原体[1],是一种有囊膜的单股正链RNA病毒,是冠状病毒科成员[2],在分类上属于动脉病毒属[3]。该病毒主要引起怀孕母猪早产、流产以及木乃伊胎等繁殖障碍,也会引起公猪精液质量下降,仔猪和育肥猪呼吸困难等症状[4]。病毒在扁桃体、肺和淋巴器官中持续复制,可抑制宿主先天免疫[5-8]。另外,PRRSV经常与猪圆环二型(PCV2)猪瘟等病毒和副猪嗜血杆菌等细菌存在混合感染[9-11],而且PRRSV存在毒力返强、变异以及与临床毒株发生重组的风险,防控难度大,给中国养猪业造成了巨大损失。目前,PRRSV感染与复制机制还未完全闡明,特别是宿主蛋白质在病毒复制中的作用的研究尚不深入,解析这些问题有助于理解PRRSV的致病与免疫机制,有助于制定PRRSV防控措施。   PRRSV基因组包含11个已知的开放阅读框(ORFs): ORF1a、ORF1b、ORF2a、ORF2b、ORF3~ORF7、ORF5a和transframe (TF) ORF[12-14]。ORF1a和ORF1b的长度约占病毒基因组的三分之二,编码病毒复制所必需的16种非结构蛋白(NSPs)[15],这些非结构蛋白主要参与基因组复制和亚基因组的合成。ORF2~ORF7编码8种结构蛋白[GP2、GP2b、GP3、GP4、GP5a、GP5、M和N],其中GP2b蛋白完全包裹在ORF2中,是一种小的、非糖基化蛋白质,大小只有10 000,但GP2b相对大量存在于病毒粒子中,在2种类型毒株间高度保守[16],是病毒粒子的重要组成部分[17]。GP2b已被证明与GP4共价结合,而GP3与GP4结合形成病毒粒子表面的异三聚体复合物,被认为参与病毒的侵入。因此,GP2b在PRRSV的感染与复制过程中可能发挥着重要作用。前期研究中,我们利用PRRSV GP2b作为诱饵蛋白质,通过酵母双杂交试验在猪肺泡巨噬细胞(PAM)cDNA文库中筛选到了与GP2b蛋白相互作用的核糖体蛋白L12(RPL12),而RPL12在PRRSV复制过程中的作用尚未明确,需要进一步探索。
  本研究中,我们发现PRRSV感染可上调Marc-145(非洲绿猴胚胎肾细胞)细胞中RPL12基因的表达。为了探索RPL12基因与PRRSV复制之间的关系,我们过表达和敲减了RPL12基因,发现过表达RPL12基因促进了PRRSV的复制,相反,敲减RPL12抑制了PRRSV在Marc-145细胞中的复制。进一步研究发现RPL12蛋白与PRRSV GP2b蛋白存在相互作用,并共定位于细胞质中。本研究首次发现了宿主蛋白质RPL12能够促进PRRSV复制,并与PRRSV GP2b蛋白存在相互作用,为进一步研究PRRSV的复制机制及与宿主的相互作用提供基础。
  1 材料与方法
  1.1 试验材料
  1.1.1 细胞、病毒、抗体 Marc-145、人胚肾A细胞(293A)、PRRSV JS-15毒株、PRRSV N蛋白抗体均由本实验室保存。鼠抗β-actin单克隆抗体购自爱博泰克生物科技有限公司。兔抗RPL12单克隆抗体、鼠抗HA单克隆抗体购自武汉三鹰生物技术有限公司。鼠单抗FLAG单克隆抗体、羊抗鼠二抗、羊抗兔二抗、DIPA染色液购自碧云天生物技术公司。FITC-山羊抗小鼠IgG、CY3-山羊抗小鼠IgG购自博士德生物工程有限公司。
  1.1.2 主要试剂 大肠杆菌感受态Trans 5α购自北京全式金生物技术有限公司,干扰片段由锐博生物科技有限公司合成,Plasmid Mini Kit I、Gel Extraction Kit购自广州飞扬生物工程有限公司,总RNA提取试剂盒(双柱型)购自广州美基生物科技有限公司,5×HiSciript II、qRT SuperMix II反转录酶、AceQ qPCR Probe Master Mix购自南京诺唯赞生物科技股份有限公司,细胞高糖培养液DMEM购自上海源培生物科技股份有限公司,SuperSignalTM West Pico PLUS Chemiluminescent Substrate购自赛默飞世尔科技公司,其余试剂均为分析纯。
  1.2 试验方法
  1.2.1 重组质粒的构建和鉴定 本研究中构建了pCAGGS-RPL12-FLAG、pCAGGS-GP2b-HA重组质粒。参考GenBank中猪源核糖体蛋白基因L12碱基序列(AY550045.1),设计引物RPL12-F、RPL12-R(表1)。以Marc-145细胞总RNA反转录得到的cDNA为模板,利用RPL12引物扩增基因片段,扩增片段产物和pCAGGS载体经EcoR I和Xho I限制性内切酶双酶切后胶回收,利用T4酶连接的方法将RPL12基因片段克隆到pCAGGS载体中,构建N端带有FLAG标签的重组质粒pCAGGS-RPL12-FLAG。
  通过RNA提取试剂盒提取PRRSV总RNA,以反转录得到的cDNA为模板,以PRRSV-GP2b-F、PRRSV-GP2b-R引物扩增GP2b基因片段,Kpn I和Xho I限制性内切酶双酶切GP2b片段和pCAGGS载体,酶切产物经1%琼脂糖凝胶电泳分离,确定其大小后紫外灯下切割目的片段,然后回收。用T4 DNA连接酶将GP2b目的片段及pCAGGS载体片段37 ℃连接2 h,连接产物在Trans 5 α感受态细胞中转化,在含有氨苄青霉素的LB平板上筛选克隆,构建N端带有HA标签的重组质粒pCAGGS-GP2b-HA。以上重组质粒分别进行双酶切和测序验证。
  1.2.2 质粒转染 Marc-145细胞按1∶3比例传代,每孔500 μl细胞悬液滴加到24孔细胞板中,在37 ℃、体积分数为5%的CO2培养箱中培养,细胞密度达到70%左右时进行转染。按照Lipofectamine 3000操作说明转染pCAGGS-RPL12-FLAG重组质粒,同时转染pCAGGS空载体作为对照,具体步骤如下:分别在2个无菌EP管中加入250 μl Opti-MEM,1个加入2 μl Lip3000,另1个加入2 μl P3000和1 μg质粒,分别室温孵育5 min后,将Lip3000混合液滴加到p3000混合液中,室温孵育10 min,将孵育完成后的混合物逐滴加入到培养板,最后轻轻晃动培养板混匀培养基,在37 ℃ 、体积分数为5%的CO2培养箱中培养36 h,收取细胞进行检测。
  1.2.3 si-RNA转染 Marc-145细胞密度达到70%左右时进行转染。按照Lipofectamine 3000操作说明转染si-RNA,具体步骤如下:取无菌EP管,加入3 μl的转染试剂Lip3000与50 nmol/L的si-RNA,加入Opti-MEM补至50 μl。同时转染50 nmol/L的si-NC作为对照。用移液枪轻轻混匀,室温孵育10 min,將转染混合液逐滴加入到细胞培养板中,最后轻轻晃动培养基,在37 ℃、体积分数为5%的CO2培养箱中培养36 h,收取细胞进行检测。   1.2.4 病毒接种与病毒滴度检测 质粒或si-RNA转染24 h后,将PRRSV(MOI=0.1)接种至Marc-145细胞中,在37 ℃、体积分数为5%的CO2培养箱中吸附1 h,弃去病毒液,用无菌PBS再次清洗细胞后加入2%血清DMEM维持液。病毒接种36 h后收取细胞,细胞反复冻融3次,离心去除细胞碎片,取上清液-80 ℃保存。将Marc-145细胞接种到96孔板,当细胞长成单层后,用无血清DMEM 1∶10稀释PRRSV病毒液,每个稀释浓度8次重复,每孔150 μl病毒液,接种到细胞中,在37 ℃体积分数的5%的CO2培养箱中培养3 d以上,逐日观察病变,记录病变孔数,按照Reed-Muench方法计算病毒TCID50。
  1.2.5 Western-blotting檢测 将Marc-145细胞用蛋白裂解液裂解,加入1×SDS loading buffer金属浴100 ℃煮沸10 min,充分裂解细胞获取蛋白质样品。每孔加入10 μl细胞裂解蛋白质,经12.5%硫酸十二烷基钠聚丙烯酰胺凝胶电泳(SDS-PAGE),转移到硝酸纤维素膜上。5%脱脂奶粉封闭液室温孵育2 h,1×PBST洗膜3次,4 ℃孵育一抗过夜,洗膜3次,HRP标记二抗在室温孵育1 h,洗膜3次,利用ECL曝光系统观察结果。
  1.2.6 实时荧光定量PCR检测 按照Hipure Total RNA MiNi Kit总RNA小提试剂盒收集细胞并提取细胞中的总RNA,参照HiScript Ⅱ Q RT SuperMix for qPCR 进行RNA逆转录,以获得的cDNA为模板进行扩增,PCR反应总体系为20.0 μl,10.0 μl 2×AceQ qPCR Probe Master Mix,0.4 μl上游引物,0.4 μl下游引物,0.2 μl 10 μmol/L Taq man Probe,0.4 μl 50×ROX Reference Dye,1.0 μl cDNA,7.6 μl水。PCR反应程序:95 ℃ 5 min预变性,95 ℃ 10 s,60 ℃ 30 s,40个循环。进行PRRSV拷贝数的Real-time RT-PCR检测,根据标准曲线进行病毒拷贝数的绝对荧光定量计算,所有处理组均重复检测3次,扩增引物见表1。TanMan探针序列为5′-FAM TCCCGGTCCCTTGCCTCTGGA-3′。
  1.2.7 激光共聚焦检测 将Marc-145细胞经胰酶消化后均匀铺于带有细胞爬片的24孔细胞板中,当细胞汇合度约为70%时,pCAGGS-RPL12-FLAG和pCAGGS-GP2b-HA共转染1 μg,同时将2种质粒分别和空载体共转染1 μg,并设立不转染质粒细胞孔为阴性对照,转染36 h后,弃掉培养基,PBS清洗细胞2次,用预冷的80%乙醇溶液4 ℃固定细胞30 min,弃掉固定液,PBS洗3次,Mouse-Anti-FLAG按照1∶1 000(体积比)稀释,,Rabbit-Anti-HA按照1∶500(体积比)稀释,混合后滴加到细胞孔中,在恒温孵育箱中37 ℃孵育2 h,PBS清洗细胞3次,使用FITC-荧光二抗(1∶400)37 ℃孵育1 h,PBS清洗细胞3次,用DAPI核染料染色5 min,PBS清洗细胞3次,取出爬片,用固封液将爬片固定在载玻片上,放置在暗处晾干,使用Zessi激光共聚焦显微镜观察结果。
  1.2.8 Co-IP检测 pCAGGS-RPL12-FLAG、pCAGGS-GP2b-HA重组质粒在细胞汇合率达到约70%的24孔Marc-145细胞板中共转染1 μg,pCAGGS-RPL12-FLAG、pCAGGS空载体共转染1 μg。37 ℃、体积分数5%的CO2培养箱中培养30 h后,每孔加入70 μl蛋白质裂解液收集细胞,5 000 r/min离心5 min以去除细胞碎片,取100 μl上清液加入SDS buffer煮沸为对照组,其余上清液与anti-HA抗体(1~1 000)4 ℃轻摇孵育过夜,再与protein A G Agarose 4 ℃缓慢摇动偶联4 h。免疫复合物被沉淀,采用Western blotting检测结果。
  1.3 数据分析
  采用GraphPad Prism 7.0软件进行数据统计分析,利用t检验法统计各组标准差及组间差异显著性。P
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