口蹄疫病毒VP3蛋白诱导凋亡和自噬增强病毒致病性的机制

论文摘要

小RNA病毒包括人类和动物的多种重要病原体。病毒感染导致的病理变化通常是由病毒直接杀死宿主细胞的能力引起的,小RNA病毒通过长期进化能够通过控制宿主细胞死亡为它们的复制和传播创造有利条件。在本研究中,我们发现小RNA病毒科中口蹄疫病毒（Foot-and-mouth disease virus,FMDV）、脊髓灰质炎病毒（Poliovirus,PV）及塞内卡病毒（Seneca valley virus,SVA）的结构蛋白VP3具有诱导细胞凋亡和自噬的作用,但其机制及其生物学意义不清楚,为了阐明其机制和生物学意义,开展了如下研究:（一）口蹄疫病毒VP3蛋白能够诱导凋亡和自噬,Gly129为功能位点。FMDV小RNA病毒科的一种重要的模式病毒,研究表明其能在感染动物病变皮肤组织中诱导强烈的细胞凋亡和自噬,并且以凋亡为主。我们首先筛选了FMDV的VP3诱导凋亡的关键位点。结果显示Gly129突变为Ala显著降低了FMDV的VP3诱导凋亡和自噬的程度。通过结构预测模拟发现Gly129位于FMDV-VP3无规卷曲结构的band区,该无规卷曲结构极易与周围环境中的蛋白发生相互作用,Gly129的突变有可能改变这些相互作用。巧合的是,Gly在其他小RNA病毒（包括PV、EV71、CV以及SVA）的相似位置上是保守的位点。（二）VP3能够与p53互作并激活p53与Bad依赖的线粒体凋亡通路。进一步机制研究表明,FMDV的VP3能促进p53从核内转运到胞质,然后VP3在胞质与p53发生直接的相互作用,并促进其磷酸化。活化的p53在线粒体上与Bad发生相互作用并激活Bcl-2家族介导的凋亡和LC3依赖性自噬。FMDV的VP3的单个残基Gly129在细胞凋亡、自噬诱导以及与p53的相互作用中起着至关重要的作用。通过反向遗传技术拯救了Gly129突变和未突变的重组毒rVP3-129/FMDV和rVP3/FMDV,体内体外病毒感染实验比较发现,Gly129突变显著降低了FMDV在体内外促进p53核质转运以及与p53发生共定位的能力,在病毒水平上证实了VP3的功能和上述机制。（三）口蹄疫病毒VP3通过诱导凋亡和自噬增强病毒致病性。通过体外和体内感染和致病试验,结果发现Gly129突变后FMDV在体内外诱导凋亡和自噬的程度显著降低;同时,病毒的滴度以及对组织损伤的程度显著降低,表明VP3诱导的细胞死亡是促进FMDV致病性的直接因素。我们还发现VP3诱导的细胞死亡主要发生在病毒感染的中后期,当Gly129突变后,重组病毒的复制水平显著降低,说明VP3诱导的凋亡和自噬是病毒在感染后期促进病毒释放和复制的一个途径。综上所述,FMDV的VP3通过Gly129与p53发生互作,并诱导的凋亡和自噬,是病毒复制和致病性的主要机理。并且由于Gly129在小RNA病毒中的位置相对保守,其诱导细胞死亡的功能可能也是保守的。该研究拓展了口蹄疫病毒致病机制的认知,为口蹄疫及小RNA病毒的研究和防控提供了新的理论和思路。

论文目录

• 摘要
• abstract
• 英文缩略表
• 第一章 引言
•   1.1 小RNA病毒科病毒
•     1.1.1 小RNA病毒科概述
•     1.1.2 口蹄疫病毒
•   1.2 细胞死亡
•     1.2.1 细胞死亡概述
•     1.2.2 细胞凋亡
•     1.2.3 细胞自噬
•     1.2.4 凋亡和自噬之间的关系
•   1.3 病毒感染与细胞死亡
•     1.3.1 病毒感染与凋亡
•     1.3.2 病毒感染与自噬
•   1.4 小RNA病毒与细胞死亡
•   1.5 本研究的目的和意义
• 第二章 小RNA病毒诱导细胞死亡蛋白筛选
•   2.1 材料
•     2.1.1 表达克隆载体
•     2.1.2 细胞、病毒及相关试剂
•     2.1.3 抗体及其他试剂耗材
•     2.1.4 实验仪器和设备
•   2.2 实验方法
•     2.2.1 蛋白质疏水性预测及结构模拟
•     2.2.2 蛋白免疫印迹
•     2.2.3 组织免疫荧光
•     2.2.4 凋亡,细胞膜电位及细胞核凝聚检测
•   2.3 实验结果
•     2.3.1 FMDV、PV及SVA各蛋白疏水性预测及3D结构模拟
•     2.3.2 FMDV-VP3,PV-VP3及SVA-VP3 对细胞死亡的影响
•     2.3.3 FMDV感染后发病部位细胞死亡的类型检测
•     2.3.4 FMDV凋亡蛋白筛选及验证
•   2.4 小结和讨论
• 第三章 小RNA病毒VP3调控细胞死亡的分子机制
•   3.1 材料
•     3.1.1 表达克隆载体
•     3.1.2 细胞、病毒及相关试剂
•     3.1.3 抗体及其他试剂耗材
•     3.1.4 实验仪器和设备
•   3.2 实验方法
•     3.2.1 免疫共沉淀
•     3.2.2 重组毒构建
•     3.2.3 病毒内在化实验
•     3.2.4 豚鼠攻毒实验
•   3.3 实验结果
•     3.3.1 凋亡位点筛选及重组毒构建
•     3.3.2 FMDV-VP3 凋亡通路鉴定及互作蛋白筛选
•     3.3.3 FMDV-VP3通过与p53 互作促进细胞凋亡和自噬的机制
•   3.4 小结和讨论
• 第四章 VP3调控的细胞死亡对病毒致病性和复制的影响
•   4.1 材料
•     4.1.2 细胞、病毒及相关试剂
•     4.1.3 抗体及其他试剂耗材
•     4.1.4 实验仪器和设备
•   4.2 实验方法
•     4.2.1 实时荧光定量
•     4.2.2 病毒滴度检测
•     4.2.3 蚀斑实验
•     4.2.4 HE染色及TUNEL试验
•     4.2.5 FMDV IgG 水平检测
•   4.3 实验结果
•     4.3.1 VP3诱导的细胞死亡对病毒致病性的影响
•     4.3.2 VP3诱导的细胞死亡对病毒复制的影响
•   4.4 小结与讨论
• 第五章 全文结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简历
• 发表文章和专利

文章来源

类型: 博士论文

作者: 毛箬青

导师: 刘湘涛

关键词: 口蹄疫病毒,细胞凋亡,自噬,致病性

来源: 中国农业科学院

年度: 2019

分类: 基础科学,农业科技

专业: 生物学,畜牧与动物医学

单位: 中国农业科学院

分类号: S852.65

DOI: 10.27630/d.cnki.gznky.2019.000027

总页数: 93

文件大小: 8855k

下载量: 33