PRRSV對干擾素介導的信號轉導的影響研究進展

張婷婷 1，2，黃飛翔 1，2，蔡永超 1，2，黃　鵬 3，周文華 3

PRRSV對干擾素介導的信號轉導的影響研究進展

張婷婷 1，2，黃飛翔 1，2，蔡永超 1，2，黃鵬 3，周文華 3

（1.河南省動物衛生監督所，河南鄭州450008；2.河南省畜牧獸醫執法總隊；3.洛陽惠中獸藥有限公司）

豬繁殖與呼吸綜合征由豬繁殖與呼吸綜合征病毒（PRRSV）引起，臨床癥狀以流產、死胎、胎兒木乃伊化和呼吸道疾病為特征。該病自1987年在北美首次報道以來，在加拿大和德國等國家相繼報道該病發生，給養豬業造成很大的經濟損失，是當今養豬業面臨的關鍵病毒性傳染病之一。1995年，我國研究人員發現了該病的存在，此后該病陸續在多個省份流行，PRRSV的感染成為導致豬繁殖障礙和呼吸道疾病的主要因素。

干擾素介導的信號傳導途徑，能夠誘導宿主細胞的抗病毒天然免疫。干擾素能夠促進被病毒感染的細胞內信號途徑激活，通過轉錄產生干擾素刺激基因，進一步經翻譯加工成為成熟的具有生物活性的抗病毒蛋白，包括干擾素刺激基因，2’，5’寡聚腺苷合成酶和核糖核酸酶L等。該文探討PRRSV感染對干擾素介導的信號轉導的影響，從分子水平探討PRRSV致病機理。

1　PRRSV和干擾素簡介

PRRSV病毒是有囊膜的單股正鏈RNA病毒，歸類于套式病毒目的動脈炎病毒屬分支，其基因組長約15kb，含有9個開放閱讀框架（ORF），包括ORF1a、ORFlb、ORF2a、ORF2b、ORF3、ORF4、ORF5、ORF6以及ORF7，其基因組相鄰的編碼框有部分重疊，有帽子結構和多聚腺嘌呤核糖核苷酸尾。開放閱讀框ORFla和ORFlb能夠編碼病毒的復制酶-RNA聚合酶，ORF2-ORF7主要編碼結構蛋白，ORF2-ORF5能夠編碼糖基化蛋白，ORF6編碼膜基質蛋白，ORF7編碼核衣殼蛋白。PRRSV主要感染肺和淋巴結組織（如扁桃體、派葉氏小結和胸腺等），具有組織親嗜性，豬的肺泡巨噬細胞是病毒感染的靶細胞。不同種類的樹突狀細胞，如骨髓來源的樹突狀細胞和單核細胞分化的樹突狀細胞均能夠感染PRRSV，但是病毒不能在肺樹突狀細胞中復制。PRRSV感染豬體巨噬細胞系統后，能夠誘導細胞凋亡，使免疫細胞數量減少，導致感染豬只的免疫力下降，引發免疫抑制，這還可能造成多器官、多系統疾病，使抗體難以將病毒從體內清除，導致長期的病毒血癥和持續性感染。

Ⅰ型干擾素和Ⅱ型干擾素具有強大的免疫調節功能，能誘導單核細胞、巨噬細胞、CD8+樹突狀細胞等抗原提呈細胞主要組織相容性復合體Ⅱ類抗原表達，能夠促進Ⅰ型輔助型T細胞與細胞毒性T活化。干擾素能夠通過調節機體免疫細胞，增強巨噬細胞的殺傷活性，提高體內的細胞免疫功能，同時，也能促進免疫球蛋白IgG的受體表達，促進巨噬細胞對抗原的吞噬以及T、B淋巴細胞的活化。干擾素結合細胞表面表達的干擾素受體，激活細胞內信號傳導，上調主要組織相容性復合體的轉錄過程。干擾素也能夠調節B淋巴細胞功能，影響機體體液免疫，促進抗體的產生，抑制或輔助殺傷受感染細胞。I型干擾素對天然免疫和獲得性免疫的調節發揮關鍵作用，干擾素α、干擾素β、干擾素γ可上調穿孔素的蛋白表達，增強自然殺傷細胞的細胞毒作用。干擾素和干擾素受體結合后，激活細胞內信號傳導和兩面神激酶-信號傳導及轉錄激活因子信號通路，能夠促進干擾素調節因子9和干擾素刺激基因的轉錄，促進抗病毒作用發揮。此外，磷脂酰肌醇激酶3和核轉錄因子κB介導的信號傳導路徑也參與干擾素活性的調節。

2　PRRSV對干擾素介導的信號轉導影響

2.1PRRSV非結構蛋白抑制干擾素產生

研究發現，非結構蛋白1是PRRSV調節干擾素作用的部分。PRRSV非結構蛋白1能夠由復制酶聚蛋白作用，剪切為非結構蛋白1α和1β亞單位蛋白，用仙臺病毒感染或者用干擾素處理后，非結構蛋白1β能夠顯著抑制干擾素β刺激作用元件啟動，同時抑制兩面神激酶-信號傳導及轉錄激活因子信號途徑中信號傳導及轉錄激活因子1的核內轉位，表明非結構蛋白1β可以抑制干擾素合成和信號轉導，而單獨的非結構蛋白1α能夠強烈抑制干擾素合成。Chen等（2010）鑒定了幾個病毒基因組編碼引起的固有免疫逃避的非結構蛋白，非結構蛋白1具有較強的抑制干擾素β啟動子活化的效應，其次是非結構蛋白11、非結構蛋白4，當細胞共表達非結構蛋白1α、非結構蛋白1β和非結構蛋白11三種蛋白時，可以顯著抑制雙鏈RNA信號和細胞信號轉導。當使用雙鏈RNA和仙臺病毒誘導時，非結構蛋白1β能夠抑制干擾素調節因子3和核轉錄因子κB基因。非結構蛋白1不會阻斷干擾素調節因子3的磷酸化和核內轉錄，但是抑制核內干擾素調節因子3和CREB結合蛋白（CBP）相連。非結構蛋白1介導的CBP降解能夠抑制CBP被增強轉錄復合體招募，導致干擾素應答的阻斷。有研究證明PRRSV非結構蛋白11具有核糖核酸內切酶活性，作為干擾素拮抗物，非結構蛋白11的核糖核酸內切酶活性是PRRSV抑制干擾素-β應答的必要因子。

Sun等（2010）發現PRRSV非結構蛋白2含有木瓜蛋白酶樣蛋白酶結構域，具有去泛素化酶作用，能夠抑制干擾素刺激基因15的產生，抵消干擾素刺激基因15共軛的細胞內蛋白質產生及其抗病毒作用。最近的研究表明，PRRSV非結構蛋白2和N蛋白均能作為核轉錄因子κB的活化劑，非結構蛋白2的高變區對核轉錄因子κB活化是必需的。這些結果說明PRRSV非結構蛋白在病毒的致病機制和疾病結果轉歸中具有重要作用。

2.2PRRSV對核轉錄因子κB信號的調節

核轉錄因子κB信號途徑在抗病毒感染中發揮保護作用，病毒逐漸演化出抑制核轉錄因子κB活化，而逃避機體固有免疫應答的能力。研究顯示，PRRSV感染后36～48h，核轉錄因子κB表達量上調，而且呈PRRSV劑量依賴性和復制依賴性，紫外線滅活的PRRSV不具備上調核轉錄因子κB的能力。豬樹突狀細胞感染傳染性腸胃炎病毒后，PRRSV繼發感染能夠促進核轉錄因子κB的磷酸化激活。這些數據顯示，在感染后期，PRRSV可以活化豬肺巨噬細胞和猴胚胎腎上皮細胞的核轉錄因子κB信號通路。PRRSV核衣殼蛋白具備刺激核轉錄因子κB活化的能力，而且呈劑量依賴性上調。N蛋白氨基酸殘基30-73aa對核轉錄因子κB的活化是必須的，N蛋白的同源二聚化和同源二聚活化有關。

在病毒感染的早期，非結構蛋白能夠下調核轉錄因子κB表達量。研究發現，PRRSV非結構蛋白1α能夠抑制核轉錄因子κB活化。通過構建包含核轉錄因子κB和干擾素陽性調節區Ⅱ的熒光素酶報告基因轉染后24h發現，非結構蛋白1α能夠降低兩個報告基因的熒光素酶活性。非結構蛋白1α存在時，能夠抑制κB抑制激酶α的磷酸化，導致核轉錄因子κB核定位阻斷。研究表明，非結構蛋白1αN端的兩個鋅指結構域和非結構蛋白1α介導的干擾素抑制有關，缺失C端14個氨基酸的非結構蛋白1α突變體，不能抑制干擾素效應。這些研究說明，非結構蛋白1α的鋅指基序參與核轉錄因子κB的抑制或Ⅰ型干擾素信號的抑制。

2.3PRRSV對兩面神激酶-信號傳導及轉錄激活因子信號和干擾素刺激基因表達的抑制

PRRSV能在干擾素產生過程中和干擾素分泌后抑制Ⅰ型干擾素信號通路。在干擾素α誘導的猴胚胎腎上皮細胞中，用干擾素刺激基因15和干擾素刺激基因56mRNA水平作為指標，發現兩面神激酶-信號傳導及轉錄激活因子途徑在感染后24h處于抑制狀態。PRRSV能引起干擾素刺激基因3的核內轉移的阻斷，抑制抗病毒應答產生。在傳染性腸胃炎病毒感染的豬漿細胞樣樹突狀細胞中，PRRSV非結構蛋白1β在抑制信號傳導及轉錄激活因子1的核內轉位中發揮重要作用。非結構蛋白1β抑制信號傳導及轉錄激活因子1的磷酸化和干擾素刺激基因3的核內轉位。有研究發現，在猴胚胎腎上皮細胞中，干擾素的抗PRRSV活性和粘病毒抗性蛋白啟動子活性高度相關，而和干擾素調節因子3和7的誘導相關性較低，說明粘病毒抗性蛋白可能是監測PRRSV感染后干擾素誘生的更好的生物標記。干擾素刺激基因15是泛素樣分子，具有抗病毒免疫作用。非結構蛋白2具有去泛素化活性，在人腎上皮細胞系293T細胞中，非結構蛋白2能減少泛素化和干擾素刺激基因作用，間接說明非結構蛋白2可能通過早期解離幫助病毒逃避固有免疫應答。研究發現，PRRSV能夠通過抗體依賴增強作用下調豬肺泡巨噬細胞中干擾素β核轉錄因子κB和干擾素調節因子3的基因表達，削弱細胞的抗病毒免疫應答。

3　小結

Ⅰ型干擾素應答是宿主細胞對抗病毒感染的第一道防線。通過以上討論，可以看出PRRSV能夠通過多種途徑調節干擾素應答PRRSV能夠抑制或活化核轉錄因子κB途徑。核衣殼蛋白可能參與核轉錄因子κB的活化、核定位及同源二聚體化。非結構蛋白1、非結構蛋白2和非結構蛋白11與病毒免疫調節有關，其結構域和基序在分子水平上的免疫調節機制也被部分闡明。非結構蛋白1干擾細胞核內干擾素調節因子3介導的干擾素產生和細胞質中核轉錄因子κB信號傳導途徑，非結構蛋白1的亞單位非結構蛋白1β能夠抑制兩面神激酶-信號傳導及轉錄激活因子途徑，這些研究為理解PRRSV的致病機制提供重要參考，有助于開展對PRRSV防控的研究。□