PRRSV对干扰素介导的信号转导的影响研究进展

张婷婷 1，2，黄飞翔 1，2，蔡永超 1，2，黄　鹏 3，周文华 3

PRRSV对干扰素介导的信号转导的影响研究进展

张婷婷 1，2，黄飞翔 1，2，蔡永超 1，2，黄鹏 3，周文华 3

（1.河南省动物卫生监督所，河南郑州450008；2.河南省畜牧兽医执法总队；3.洛阳惠中兽药有限公司）

猪繁殖与呼吸综合征由猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）引起，临床症状以流产、死胎、胎儿木乃伊化和呼吸道疾病为特征。该病自1987年在北美首次报道以来，在加拿大和德国等国家相继报道该病发生，给养猪业造成很大的经济损失，是当今养猪业面临的关键病毒性传染病之一。1995年，我国研究人员发现了该病的存在，此后该病陆续在多个省份流行，PRRSV的感染成为导致猪繁殖障碍和呼吸道疾病的主要因素。

干扰素介导的信号传导途径，能够诱导宿主细胞的抗病毒天然免疫。干扰素能够促进被病毒感染的细胞内信号途径激活，通过转录产生干扰素刺激基因，进一步经翻译加工成为成熟的具有生物活性的抗病毒蛋白，包括干扰素刺激基因，2’，5’寡聚腺苷合成酶和核糖核酸酶L等。该文探讨PRRSV感染对干扰素介导的信号转导的影响，从分子水平探讨PRRSV致病机理。

1　PRRSV和干扰素简介

PRRSV病毒是有囊膜的单股正链RNA病毒，归类于套式病毒目的动脉炎病毒属分支，其基因组长约15kb，含有9个开放阅读框架（ORF），包括ORF1a、ORFlb、ORF2a、ORF2b、ORF3、ORF4、ORF5、ORF6以及ORF7，其基因组相邻的编码框有部分重叠，有帽子结构和多聚腺嘌呤核糖核苷酸尾。开放阅读框ORFla和ORFlb能够编码病毒的复制酶-RNA聚合酶，ORF2-ORF7主要编码结构蛋白，ORF2-ORF5能够编码糖基化蛋白，ORF6编码膜基质蛋白，ORF7编码核衣壳蛋白。PRRSV主要感染肺和淋巴结组织（如扁桃体、派叶氏小结和胸腺等），具有组织亲嗜性，猪的肺泡巨噬细胞是病毒感染的靶细胞。不同种类的树突状细胞，如骨髓来源的树突状细胞和单核细胞分化的树突状细胞均能够感染PRRSV，但是病毒不能在肺树突状细胞中复制。PRRSV感染猪体巨噬细胞系统后，能够诱导细胞凋亡，使免疫细胞数量减少，导致感染猪只的免疫力下降，引发免疫抑制，这还可能造成多器官、多系统疾病，使抗体难以将病毒从体内清除，导致长期的病毒血症和持续性感染。

Ⅰ型干扰素和Ⅱ型干扰素具有强大的免疫调节功能，能诱导单核细胞、巨噬细胞、CD8+树突状细胞等抗原提呈细胞主要组织相容性复合体Ⅱ类抗原表达，能够促进Ⅰ型辅助型T细胞与细胞毒性T活化。干扰素能够通过调节机体免疫细胞，增强巨噬细胞的杀伤活性，提高体内的细胞免疫功能，同时，也能促进免疫球蛋白IgG的受体表达，促进巨噬细胞对抗原的吞噬以及T、B淋巴细胞的活化。干扰素结合细胞表面表达的干扰素受体，激活细胞内信号传导，上调主要组织相容性复合体的转录过程。干扰素也能够调节B淋巴细胞功能，影响机体体液免疫，促进抗体的产生，抑制或辅助杀伤受感染细胞。I型干扰素对天然免疫和获得性免疫的调节发挥关键作用，干扰素α、干扰素β、干扰素γ可上调穿孔素的蛋白表达，增强自然杀伤细胞的细胞毒作用。干扰素和干扰素受体结合后，激活细胞内信号传导和两面神激酶-信号传导及转录激活因子信号通路，能够促进干扰素调节因子9和干扰素刺激基因的转录，促进抗病毒作用发挥。此外，磷脂酰肌醇激酶3和核转录因子κB介导的信号传导路径也参与干扰素活性的调节。

2　PRRSV对干扰素介导的信号转导影响

2.1PRRSV非结构蛋白抑制干扰素产生

研究发现，非结构蛋白1是PRRSV调节干扰素作用的部分。PRRSV非结构蛋白1能够由复制酶聚蛋白作用，剪切为非结构蛋白1α和1β亚单位蛋白，用仙台病毒感染或者用干扰素处理后，非结构蛋白1β能够显著抑制干扰素β刺激作用元件启动，同时抑制两面神激酶-信号传导及转录激活因子信号途径中信号传导及转录激活因子1的核内转位，表明非结构蛋白1β可以抑制干扰素合成和信号转导，而单独的非结构蛋白1α能够强烈抑制干扰素合成。Chen等（2010）鉴定了几个病毒基因组编码引起的固有免疫逃避的非结构蛋白，非结构蛋白1具有较强的抑制干扰素β启动子活化的效应，其次是非结构蛋白11、非结构蛋白4，当细胞共表达非结构蛋白1α、非结构蛋白1β和非结构蛋白11三种蛋白时，可以显著抑制双链RNA信号和细胞信号转导。当使用双链RNA和仙台病毒诱导时，非结构蛋白1β能够抑制干扰素调节因子3和核转录因子κB基因。非结构蛋白1不会阻断干扰素调节因子3的磷酸化和核内转录，但是抑制核内干扰素调节因子3和CREB结合蛋白（CBP）相连。非结构蛋白1介导的CBP降解能够抑制CBP被增强转录复合体招募，导致干扰素应答的阻断。有研究证明PRRSV非结构蛋白11具有核糖核酸内切酶活性，作为干扰素拮抗物，非结构蛋白11的核糖核酸内切酶活性是PRRSV抑制干扰素-β应答的必要因子。

Sun等（2010）发现PRRSV非结构蛋白2含有木瓜蛋白酶样蛋白酶结构域，具有去泛素化酶作用，能够抑制干扰素刺激基因15的产生，抵消干扰素刺激基因15共轭的细胞内蛋白质产生及其抗病毒作用。最近的研究表明，PRRSV非结构蛋白2和N蛋白均能作为核转录因子κB的活化剂，非结构蛋白2的高变区对核转录因子κB活化是必需的。这些结果说明PRRSV非结构蛋白在病毒的致病机制和疾病结果转归中具有重要作用。

2.2PRRSV对核转录因子κB信号的调节

核转录因子κB信号途径在抗病毒感染中发挥保护作用，病毒逐渐演化出抑制核转录因子κB活化，而逃避机体固有免疫应答的能力。研究显示，PRRSV感染后36～48h，核转录因子κB表达量上调，而且呈PRRSV剂量依赖性和复制依赖性，紫外线灭活的PRRSV不具备上调核转录因子κB的能力。猪树突状细胞感染传染性肠胃炎病毒后，PRRSV继发感染能够促进核转录因子κB的磷酸化激活。这些数据显示，在感染后期，PRRSV可以活化猪肺巨噬细胞和猴胚胎肾上皮细胞的核转录因子κB信号通路。PRRSV核衣壳蛋白具备刺激核转录因子κB活化的能力，而且呈剂量依赖性上调。N蛋白氨基酸残基30-73aa对核转录因子κB的活化是必须的，N蛋白的同源二聚化和同源二聚活化有关。

在病毒感染的早期，非结构蛋白能够下调核转录因子κB表达量。研究发现，PRRSV非结构蛋白1α能够抑制核转录因子κB活化。通过构建包含核转录因子κB和干扰素阳性调节区Ⅱ的荧光素酶报告基因转染后24h发现，非结构蛋白1α能够降低两个报告基因的荧光素酶活性。非结构蛋白1α存在时，能够抑制κB抑制激酶α的磷酸化，导致核转录因子κB核定位阻断。研究表明，非结构蛋白1αN端的两个锌指结构域和非结构蛋白1α介导的干扰素抑制有关，缺失C端14个氨基酸的非结构蛋白1α突变体，不能抑制干扰素效应。这些研究说明，非结构蛋白1α的锌指基序参与核转录因子κB的抑制或Ⅰ型干扰素信号的抑制。

2.3PRRSV对两面神激酶-信号传导及转录激活因子信号和干扰素刺激基因表达的抑制

PRRSV能在干扰素产生过程中和干扰素分泌后抑制Ⅰ型干扰素信号通路。在干扰素α诱导的猴胚胎肾上皮细胞中，用干扰素刺激基因15和干扰素刺激基因56mRNA水平作为指标，发现两面神激酶-信号传导及转录激活因子途径在感染后24h处于抑制状态。PRRSV能引起干扰素刺激基因3的核内转移的阻断，抑制抗病毒应答产生。在传染性肠胃炎病毒感染的猪浆细胞样树突状细胞中，PRRSV非结构蛋白1β在抑制信号传导及转录激活因子1的核内转位中发挥重要作用。非结构蛋白1β抑制信号传导及转录激活因子1的磷酸化和干扰素刺激基因3的核内转位。有研究发现，在猴胚胎肾上皮细胞中，干扰素的抗PRRSV活性和粘病毒抗性蛋白启动子活性高度相关，而和干扰素调节因子3和7的诱导相关性较低，说明粘病毒抗性蛋白可能是监测PRRSV感染后干扰素诱生的更好的生物标记。干扰素刺激基因15是泛素样分子，具有抗病毒免疫作用。非结构蛋白2具有去泛素化活性，在人肾上皮细胞系293T细胞中，非结构蛋白2能减少泛素化和干扰素刺激基因作用，间接说明非结构蛋白2可能通过早期解离帮助病毒逃避固有免疫应答。研究发现，PRRSV能够通过抗体依赖增强作用下调猪肺泡巨噬细胞中干扰素β核转录因子κB和干扰素调节因子3的基因表达，削弱细胞的抗病毒免疫应答。

3　小结

Ⅰ型干扰素应答是宿主细胞对抗病毒感染的第一道防线。通过以上讨论，可以看出PRRSV能够通过多种途径调节干扰素应答PRRSV能够抑制或活化核转录因子κB途径。核衣壳蛋白可能参与核转录因子κB的活化、核定位及同源二聚体化。非结构蛋白1、非结构蛋白2和非结构蛋白11与病毒免疫调节有关，其结构域和基序在分子水平上的免疫调节机制也被部分阐明。非结构蛋白1干扰细胞核内干扰素调节因子3介导的干扰素产生和细胞质中核转录因子κB信号传导途径，非结构蛋白1的亚单位非结构蛋白1β能够抑制两面神激酶-信号传导及转录激活因子途径，这些研究为理解PRRSV的致病机制提供重要参考，有助于开展对PRRSV防控的研究。□