鲫Viperin亚细胞定位及表达调控研究

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干扰素(IFN)系统作为固有免疫系统中的重要组成部分,在帮助脊椎动物防御和对抗外界病原微生物感染过程中发挥着至关重要的作用。当病毒入侵宿主时,宿主细胞的模式识别受体(PRRs)识别相应的病原体相关分子模式(PAMPs),通过激活一系列的信号转导途径启动干扰素的表达。表达的干扰素分泌到细胞外与受体结合激活JAK-STAT信号通路诱导下游干扰素刺激基因(ISGs)的表达,从而建立宿主细胞的抗病毒免疫状态。这些ISG有些本身就是PRRs中的一员,有些是IFN反应信号通路中的重要分子,还有些则是直接抑制病毒增殖的抗病毒因子。其中前二者的表达能正反馈调节IFN反应,通过级联放大IFN信号诱导产生更多的抗病毒因子。Viperin是一种经典的干扰素诱导蛋白,在哺乳类中证实对多种病毒具有抗病毒功能。在本实验室前期工作的基础上,我们选择鲫Viperin对其亚细胞定位、表达调控通路以及抗病毒功能进行了研究。  鲫Viperin的亚细胞定位特征。有报道表明哺乳类Viperin蛋白通过其N端结构域形成的两亲性α螺旋定位于内质网(ER)朝向细胞质基质的一侧。通过对搜集到的Viperin蛋白序列进行多重比对发现:所有Viperin的中间和C端氨基酸序列非常保守,而N端在不同物种之间的氨基酸序列差异非常大;同时,在人和小鼠的Viperin中N端都含有经典的亮氨酸拉链,但是在鱼类中则没有。我们采用GFP报告基因和免疫细胞化学的方法揭示Viperin通过其N端NHD结构域定位于内质网。进一步对鲫Viperin蛋白NHD结构域的氨基酸组成和性质进行分析,结果表明:虽然鱼类Viperin蛋白的N端氨基酸序列与哺乳类差异较大,但二者的组成氨基酸的性质(如亲水性、疏水性、疏水力矩以及所带的电荷)非常接近。因此,鲫Viperin可能也像哺乳类Viperin一样,通过其N端氨基酸形成的两亲性α螺旋定位于内质网。  鱼类Viperin的表达调控及功能初步研究。我们发现SVCV、GCRV和Poly(I∶C)都可以诱导Viperin的表达。对克隆的鲫Viperin启动子序列的转录因子结合位点分析显示其含有多个ISRE和GAS位点。荧光素酶实验、Real timePCR以及Western blot实验揭示:鱼类Viperin由RLR途径介导产生的IFN通过激活下游的JAK-STAT信号通路诱导表达。斑马鱼的三个Ⅰ型IFN基因(IFN1、IFN2、IFN3)和一个Ⅱ型IFN(IFN-γ2)能显著诱导Viperin表达。免疫共沉淀显示鲫Viperin蛋白能够自身相互作用。过量表达鲫Viperin可以抑制SVCV和GCRV在培养细胞中的增殖以及基因组拷贝数的增加。最后,我们还对鱼类Viperin是否参与IFN信号通路的调节进行了初步的探索。荧光素酶实验显示,过量表达Viperin可以抑制RLR通路分子对IFN启动子的诱导。初步分析,我们推测可能是由于Viperin改变了整个细胞的代谢而导致的这种效果。  综上所述,鲫Viperin具有与哺乳类Viperin蛋白相似的细胞定位、表达特征以及抗病毒功能;脊椎动物Viperin是一个在IFN抗病毒免疫反应中发挥功能相对保守的抗病毒蛋白。
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