冠狀病毒是常見的感染人類和動(dòng)物并造成健康危害的主要病原性微生物之一,冠狀病毒感染細(xì)胞后,細(xì)胞產(chǎn)生免疫應(yīng)答,病毒為了在細(xì)胞內(nèi)轉(zhuǎn)錄翻譯和裝配下一代,應(yīng)對(duì)細(xì)胞免疫應(yīng)答的同時(shí),還參與到許多細(xì)胞活動(dòng)中,當(dāng)細(xì)胞特定受體與病毒蛋白結(jié)合后,細(xì)胞即啟動(dòng)凋亡程序。冠狀病毒的許多蛋白在細(xì)胞凋亡程序中起促進(jìn)或抑制凋亡的不同作用,如病毒S蛋白與細(xì)胞膜死亡受體作用誘導(dǎo)細(xì)胞啟動(dòng)外在凋亡途徑,病毒感染細(xì)胞后產(chǎn)生的M、S蛋白引起細(xì)胞內(nèi)質(zhì)網(wǎng)應(yīng)激、Ca2+失衡,誘導(dǎo)細(xì)胞啟動(dòng)內(nèi)在凋亡途徑,而E蛋白則抑制細(xì)胞凋亡的發(fā)生。本文綜述了冠狀病毒對(duì)侵染細(xì)胞的促凋亡或抑制凋亡作用及其作用機(jī)制,通過了解病毒不同蛋白在各種凋亡途徑中的不同作用,希望為人工干預(yù)調(diào)控細(xì)胞研究提供思路,為冠狀病毒感染防控提供理論支持。 

【文章來源】：微生物學(xué)通報(bào). 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

冠狀病毒誘導(dǎo)外在細(xì)胞凋亡途徑

冠狀病毒對(duì)NF-κB信號(hào)途徑的作用并不是直接的，而是通過拮抗干擾素信號(hào)途徑或上調(diào)Smad7等細(xì)胞因子來抑制NF-κB信號(hào)途徑，抑制細(xì)胞生長途徑，促使細(xì)胞凋亡。NF-κB的受體也在細(xì)胞膜外，所以這也是一種外在凋亡信號(hào)途徑，但是具體機(jī)制有待進(jìn)一步探索研究。細(xì)胞感染冠狀病毒后，通過與細(xì)胞膜上的Toll樣受體等相互作用，激活細(xì)胞先天免疫產(chǎn)生干擾素(interferon,IFN)，激活細(xì)胞JAK信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)子和轉(zhuǎn)錄信號(hào)級(jí)聯(lián)激活子，刺激被感染細(xì)胞和免疫系統(tǒng)中未感染細(xì)胞干擾素刺激基因(IFN-stimulated genes,ISGs)轉(zhuǎn)錄，ISGs作用入侵的病原體或調(diào)節(jié)先天免疫和適應(yīng)性免疫反應(yīng)，IFN和ISG在免疫系統(tǒng)中不僅起抑制病原體傳播作用，還參與不平衡免疫應(yīng)答或過度炎癥反應(yīng)導(dǎo)致的組織損傷和障礙的修復(fù)過程，具有抗病毒、免疫調(diào)節(jié)和抗炎癥反應(yīng)[55]；反過來，病毒抑制干擾素等免疫因子的表達(dá)以抵抗細(xì)胞的免疫反應(yīng)，當(dāng)ISGs不足以限制病毒的復(fù)制時(shí)，細(xì)胞只能通過致死被感染的細(xì)胞來阻斷病毒的傳播和再感染。在人海馬神經(jīng)細(xì)胞中，α干擾素通過激活STAT1增加干擾素刺激基因15(ISG 15)、泛素特異性肽酶18(USP 18)和白細(xì)胞介素-6(IL-6)的表達(dá)，促進(jìn)細(xì)胞凋亡，具體機(jī)制可能與水通道蛋白4(aquaporin 4)的下調(diào)有關(guān)[56-57]。冠狀病毒的一些非結(jié)構(gòu)蛋白，如α冠狀病毒PEDV NSP1和NSP3，其中NSP1是pp1a和pp1a/b多聚蛋白N端第一個(gè)裂解產(chǎn)物，NSP3編碼的木瓜樣蛋白(papain-like protein,PLP)與NSP1、NSP3是Ⅲ型干擾素拮抗劑，抑制IRF1介導(dǎo)的干擾素活性，從而誘導(dǎo)被感染細(xì)胞凋亡[58-62]；γ冠狀病毒的IBV ORF3a由sgmRNA3多順反子編碼，IBV ORF3a對(duì)病毒復(fù)制是非必需的，但是具有抑制宿主Ⅰ型干擾素產(chǎn)生的作用，冠狀病毒通過拮抗干擾素抑制了NF-κB的轉(zhuǎn)錄翻譯表達(dá)，使病毒逃逸機(jī)體天然免疫防御屏障[62-63]，促進(jìn)細(xì)胞凋亡。另外，在感染了PEDV的Vero細(xì)胞中，細(xì)胞p53蛋白表達(dá)上調(diào)，p53在細(xì)胞周期G1/S和G2/M中檢測基因組的完整性，p53上升使細(xì)胞周期停滯于G0/G1期，即細(xì)胞離開細(xì)胞周期，阻滯進(jìn)入S期，從而進(jìn)行細(xì)胞受損DNA復(fù)制前和有絲分裂前的修復(fù)，然而高濃度的p53只會(huì)增加細(xì)胞DNA的受損程度，同時(shí)p53是NF-κB的抑制劑，抑制NF-κB信號(hào)途徑[64-67]，促進(jìn)細(xì)胞進(jìn)入凋亡程序。MERS-CoV則可以通過上調(diào)Smad7和成纖維細(xì)胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,FGF2)的表達(dá)量以抑制NF-κB和TGFβ生長信號(hào)途徑，促使侵染細(xì)胞發(fā)生凋亡，但是具體的作用蛋白未見報(bào)道[68]。

各種屬的冠狀病毒具有類似的基因組成(圖1)[11-14]，其基因組為單股正義RNA病毒，通常大小為27-31 kb,5′UTR具有帽子結(jié)構(gòu)，3′UTR具有Poly A結(jié)構(gòu)，5′端編碼2個(gè)大的復(fù)合蛋白ORF1a、ORF1b，占據(jù)全基因組的2/3，剩余1/3靠近3′端的基因組主要編碼結(jié)構(gòu)蛋白。這些結(jié)構(gòu)蛋白包括纖突蛋白(spike,S)、膜蛋白(membrane,M)、核蛋白(nucleocapsid,N)、包膜蛋白(envelop,E);S蛋白是一種糖蛋白，PEDV的S蛋白分為S1和S2兩個(gè)結(jié)構(gòu)域，S1蛋白的C端結(jié)構(gòu)域(C-terminal domain,CTD)與細(xì)胞膜上的氨基肽酶N(aminopeptidase N,APN)相互作用，我們實(shí)驗(yàn)室成功表達(dá)、純化的PEDV S1蛋白具有好的抗原免疫原性[15]，我們還運(yùn)用液相色譜串聯(lián)質(zhì)譜(LC-MS/MS)技術(shù)和免疫沉淀技術(shù)，篩選出被PEDV侵染的細(xì)胞蛋白中翻譯起始因子3l(eukaryotic initiation factor 3l,eIF3l)和細(xì)胞周期蛋白(cell division cycle 42,CDC42)與PEDV M蛋白相互作用[16]；在冠狀病毒結(jié)構(gòu)蛋白基因中分散著數(shù)量不等的輔助蛋白基因，如α冠狀病毒屬PEDV只編碼一個(gè)輔助蛋白ORF3，β屬SARS-CoV則編碼8個(gè)輔助蛋白：ORF 3a、3b、6、7a、7b、8a、8b和9b[11,17]；另外對(duì)PEDV的輔助蛋白ORF3的研究也取得了顯著進(jìn)展，運(yùn)用實(shí)驗(yàn)室建立的反向遺傳操作技術(shù)拯救出攜帶不同orf3基因和orf3基因缺失的重組PEDV，通過免疫組化實(shí)驗(yàn)證明ORF3蛋白對(duì)侵染的Vero細(xì)胞增殖具有促進(jìn)作用[18]。機(jī)體受到病毒感染后，免疫系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生一系列的應(yīng)答反應(yīng)，以清除入侵病毒，細(xì)胞凋亡也是細(xì)胞對(duì)抗感染的一種策略，大部分的冠狀病毒在宿主體內(nèi)能誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，感染SARS-CoV的Vero細(xì)胞24 h即可檢測到染色體DNA斷裂片段，SARS-CoV感染者的Bcl-2下調(diào)、Bax上升、Caspase-3被激活，顯示Caspase和線粒體凋亡信號(hào)途徑；TGEV誘導(dǎo)Caspase依賴的外在凋亡途徑也誘導(dǎo)DNA裂解片段化和線粒體轉(zhuǎn)膜蛋白變化的內(nèi)在凋亡；MERS-CoV、IBV激活侵染細(xì)胞內(nèi)在和外在凋亡信號(hào)途徑，當(dāng)細(xì)胞出現(xiàn)明顯病變時(shí)，大多數(shù)細(xì)胞已經(jīng)核質(zhì)凝縮或形成凋亡小體，顯微鏡下可見凋亡細(xì)胞胞質(zhì)凝縮和細(xì)胞膜融合、染色質(zhì)凝集并附在核膜周邊，最后核斷裂、染色質(zhì)脫落，形成膜包凋亡小體，被機(jī)體清除[19-24]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號(hào)：2933352