冠狀病毒是常見的感染人類和動物并造成健康危害的主要病原性微生物之一,冠狀病毒感染細胞后,細胞產(chǎn)生免疫應答,病毒為了在細胞內(nèi)轉錄翻譯和裝配下一代,應對細胞免疫應答的同時,還參與到許多細胞活動中,當細胞特定受體與病毒蛋白結合后,細胞即啟動凋亡程序。冠狀病毒的許多蛋白在細胞凋亡程序中起促進或抑制凋亡的不同作用,如病毒S蛋白與細胞膜死亡受體作用誘導細胞啟動外在凋亡途徑,病毒感染細胞后產(chǎn)生的M、S蛋白引起細胞內(nèi)質網(wǎng)應激、Ca2+失衡,誘導細胞啟動內(nèi)在凋亡途徑,而E蛋白則抑制細胞凋亡的發(fā)生。本文綜述了冠狀病毒對侵染細胞的促凋亡或抑制凋亡作用及其作用機制,通過了解病毒不同蛋白在各種凋亡途徑中的不同作用,希望為人工干預調控細胞研究提供思路,為冠狀病毒感染防控提供理論支持。 

【文章來源】：微生物學通報. 2020年02期 北大核心

【文章頁數(shù)】：12 頁

【部分圖文】：

冠狀病毒誘導外在細胞凋亡途徑

冠狀病毒對NF-κB信號途徑的作用并不是直接的，而是通過拮抗干擾素信號途徑或上調Smad7等細胞因子來抑制NF-κB信號途徑，抑制細胞生長途徑，促使細胞凋亡。NF-κB的受體也在細胞膜外，所以這也是一種外在凋亡信號途徑，但是具體機制有待進一步探索研究。細胞感染冠狀病毒后，通過與細胞膜上的Toll樣受體等相互作用，激活細胞先天免疫產(chǎn)生干擾素(interferon,IFN)，激活細胞JAK信號轉導子和轉錄信號級聯(lián)激活子，刺激被感染細胞和免疫系統(tǒng)中未感染細胞干擾素刺激基因(IFN-stimulated genes,ISGs)轉錄，ISGs作用入侵的病原體或調節(jié)先天免疫和適應性免疫反應，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答或過度炎癥反應導致的組織損傷和障礙的修復過程，具有抗病毒、免疫調節(jié)和抗炎癥反應[55]；反過來，病毒抑制干擾素等免疫因子的表達以抵抗細胞的免疫反應，當ISGs不足以限制病毒的復制時，細胞只能通過致死被感染的細胞來阻斷病毒的傳播和再感染。在人海馬神經(jīng)細胞中，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)和白細胞介素-6(IL-6)的表達，促進細胞凋亡，具體機制可能與水通道蛋白4(aquaporin 4)的下調有關[56-57]。冠狀病毒的一些非結構蛋白，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介導的干擾素活性，從而誘導被感染細胞凋亡[58-62]；γ冠狀病毒的IBV ORF3a由sgmRNA3多順反子編碼，IBV ORF3a對病毒復制是非必需的，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的轉錄翻譯表達，使病毒逃逸機體天然免疫防御屏障[62-63]，促進細胞凋亡。另外，在感染了PEDV的Vero細胞中，細胞p53蛋白表達上調，p53在細胞周期G1/S和G2/M中檢測基因組的完整性，p53上升使細胞周期停滯于G0/G1期，即細胞離開細胞周期，阻滯進入S期，從而進行細胞受損DNA復制前和有絲分裂前的修復，然而高濃度的p53只會增加細胞DNA的受損程度，同時p53是NF-κB的抑制劑，抑制NF-κB信號途徑[64-67]，促進細胞進入凋亡程序。MERS-CoV則可以通過上調Smad7和成纖維細胞生長因子2(fibroblast growth factor 2,FGF2)的表達量以抑制NF-κB和TGFβ生長信號途徑，促使侵染細胞發(fā)生凋亡，但是具體的作用蛋白未見報道[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具有帽子結構，3′UTR具有Poly A結構，5′端編碼2個大的復合蛋白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構蛋白。這些結構蛋白包括纖突蛋白(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S2兩個結構域，S1蛋白的C端結構域(C-terminal domain,CTD)與細胞膜上的氨基肽酶N(aminopeptidase N,APN)相互作用，我們實驗室成功表達、純化的PEDV S1蛋白具有好的抗原免疫原性[15]，我們還運用液相色譜串聯(lián)質譜(LC-MS/MS)技術和免疫沉淀技術，篩選出被PEDV侵染的細胞蛋白中翻譯起始因子3l(eukaryotic initiation factor 3l,eIF3l)和細胞周期蛋白(cell division cycle 42,CDC42)與PEDV M蛋白相互作用[16]；在冠狀病毒結構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只編碼一個輔助蛋白ORF3，β屬SARS-CoV則編碼8個輔助蛋白：ORF 3a、3b、6、7a、7b、8a、8b和9b[11,17]；另外對PEDV的輔助蛋白ORF3的研究也取得了顯著進展，運用實驗室建立的反向遺傳操作技術拯救出攜帶不同orf3基因和orf3基因缺失的重組PEDV，通過免疫組化實驗證明ORF3蛋白對侵染的Vero細胞增殖具有促進作用[18]。機體受到病毒感染后，免疫系統(tǒng)會產(chǎn)生一系列的應答反應，以清除入侵病毒，細胞凋亡也是細胞對抗感染的一種策略，大部分的冠狀病毒在宿主體內(nèi)能誘導細胞凋亡，感染SARS-CoV的Vero細胞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、Bax上升、Caspase-3被激活，顯示Caspase和線粒體凋亡信號途徑；TGEV誘導Caspase依賴的外在凋亡途徑也誘導DNA裂解片段化和線粒體轉膜蛋白變化的內(nèi)在凋亡；MERS-CoV、IBV激活侵染細胞內(nèi)在和外在凋亡信號途徑，當細胞出現(xiàn)明顯病變時，大多數(shù)細胞已經(jīng)核質凝縮或形成凋亡小體，顯微鏡下可見凋亡細胞胞質凝縮和細胞膜融合、染色質凝集并附在核膜周邊，最后核斷裂、染色質脫落，形成膜包凋亡小體，被機體清除[19-24]。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]與豬流行性腹瀉病毒M蛋白互作的宿主蛋白的鑒定[J]. 王瑞陽,于瑞嵩,陳冰清,李鳳平,謝春芳,司伏生,董世娟,李震.  微生物學通報. 2019(06)
[2]ORF3蛋白促進豬流行性腹瀉病毒在Vero細胞上的增殖[J]. 胡曉霞,于瑞嵩,司伏生,陳冰清,董世娟,宋增福,李震.  微生物學通報. 2018(07)
[3]豬流行性腹瀉病毒流行毒株S1片段的克隆表達及其抗體制備[J]. 王國松,張明,朱于敏,于瑞嵩,董世娟,李震.  畜牧與獸醫(yī). 2015(12)
[4]SARS-CoV感染Vero E6細胞誘導細胞凋亡[J]. 鄢然,沈超,雷磊,鄭從義,肖庚富,郭德銀,朱應,鄢慧民.  中國病毒學. 2003(06)



本文編號：2933352