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自噬作为细胞重要的代谢过程,在促进细胞存活,维持内环境稳态,细胞分化、发育等方面发挥了重要作用。自噬的主要功能在于将细胞内受损的细胞器和蛋白运送到溶酶体,从而平衡代谢过程中的合成,降解,再循环等过程。病毒感染和自噬之间有重要联系。对丙型肝炎病毒(HCV)的探索发现,自噬是病毒逃逸天然免疫杀伤的重要手段。另一方面,日本脑炎病毒(JEV)和自噬的研究表明,自噬可能在病毒入侵宿主细胞的早期过程中发挥作用。然而,自噬在JEV复制过程中的重要作用却并未明确,JEV是否也可利用自噬逃逸天然免疫的杀伤仍是未知。推测JEV可能与HCV利用了相似的途径。
首先,观察到,在JEV感染后上调了细胞内微管相关蛋白3(LC3)的表达(自噬发生的的标志之一)。还进一步在荧光显微镜和扫描电子显微镜下确认了自噬体的结构。通过以上实验,证明了JEV感染可以诱导自噬的发生。为了确认JEV诱导的自噬是否包含与溶酶体融合的晚期环节,通过共聚焦显微镜进行实验,观察到了自噬体与溶酶体的共定位。并且,如果用氯喹(CQ)和巴伐洛酶素A1(BAF-A1)(二者都是自噬体与溶酶体融合的抑制剂)处理,JEV的感染受到了严重的抑制。进一步的,沉默Rab7或者LAMP2这两个调控自噬体与溶酶体融合的关键基因后,胞内病毒RNA和蛋白的表达受到了强烈的抑制。综合以上这些结果,JEV诱导的自噬包含与溶酶体融合的晚期过程,并且阻断自噬体成熟将抑制JEV感染。
为了明确自噬在JEV病程中的作用,比较了Atg5或Beclin1(Atg5和Beclin1是自噬发生的关键调控基因)沉默组与对照组的病毒感染情况。通过荧光定量PCR,WB和病毒空斑实验,检测到沉默组的病毒RNA、蛋白和胞外病毒粒子滴度都受到了严重的抑制。进一步,研究了自噬在细胞存活方面的作用,通过WST检测和对Caspase蛋白活性分析等实验,发现在JEV感染的情况下阻断自噬会极大的抑制细胞活性。这些结果共同表明,自噬促进细胞存活并利于病毒的持续性感染。
曾有文献表明,自噬可能在JEV感染过程的进入,脱包膜等早期环节起作用。然而,研究表明,JEV即便以同样的进入水平感染N2a细胞,但在病毒感染晚期,复制水平仍表现出极大差异。猜测自噬在JEV生命周期的进入后环节有重要作用。天然免疫是影响病毒复制的重要因素,研究了JEV诱导的自噬与干扰素信号通路之间的联系。结果表明,在JEV感染的情况下抑制自噬,会导致IFN-β启动子活性的增加。同样,检测IFN-β、IL6和IP10的mRNA水平变化,都发生了显著上调。RIG-I信号通路是调控Ⅰ型干扰素产生的重要途径,通过对这条信号通路上MAVS和IRF3研究,发现抑制自噬后,MAVS的表达量上升,并且形成了更多的Prion样聚集,有利于RIG信号的转导。而IRF3的磷酸化和二聚化也显著增多。进一步的还发现,抑制自噬信号通路和IFN信号通路后病毒复制水平分别呈现出下降和上升的趋势,而在两者都被抑制的情况下,病毒的复制仍处于较低的水平。同时沉默Atg7,RIG-I和单独沉默Atg7对病毒感染的影响几乎是一致的。这说明,抑制天然免疫不能修复因自噬机能损伤造成的病毒感染水平下降,自噬对天然免疫通路的活化是必须的。
总的来讲,JEV激活细胞自噬从而达到降低天然免疫反应,促进细胞存活的目的,所有这些结果都有利于病毒的持续性感染。要理解这些策略在病毒生命周期和发病机理中的作用还需要进一步实验。理解自噬,天然免疫和病毒感染之间的信号网络有利于对其它病毒性疾病的理解。