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南京农大周斌教授揭示囊泡调节日本乙型脑炎病毒入侵细胞的分子机制
at :2017/8/10 9:31:49    

近日,国际知名病毒学期刊Journal of Virology在线发表了南京农业大学周斌教授关于日本脑炎病毒(JEV)入侵细胞的分子机制的最新成果。周斌教授团队发现,网格状蛋白(Clathrin)介导了JEV颗粒内吞进入细胞的过程, 之后经囊泡Rab5蛋白传递运输至循环囊泡Rab11,最后将病毒传递给溶酶体。该研究首次报道了JEV感染BHK-21的分子细节,有望助于开发新型抗病毒分子试剂。原文标题“Rab5 and Rab11 are required for lathrin-dependent endocytosis of Japanese encephalitis virus in BHK-21 cells”。


研究背景

猪流行性乙型脑炎(Japanese encephalitis,JE),简称乙脑,是由猪流行性乙型脑炎病毒(Japanese encephalitis virus,JEV)引起的常见病毒性脑炎,其属于黄病毒科(Flaviviridae)黄病毒属(Flavivirus)的成员。猪乙型脑炎主要以蚊子为传播媒介,在我国温带及亚热带地区有明显的季节性,以每年的7~9月份发生较多,而在12月至次年4月几乎无病例发生,其对养猪业危害十分严重。目前对乙型脑炎的治疗仍然没有行之有效的方法,所以探索一种新的抗JEV策略已成为当务之急。对于JEV入胞及胞吞后的分子机制研究,不仅使我们更好地理解、认识病毒的致病性,而且有助于抗病毒新药的开发和疫苗的研制,为探究预防、控制和消灭黄病毒奠定基础。前人研究发现JEV在神经细胞中的入胞主要是依赖于发动蛋白(Dynamin)和膜穴样凹陷(Caveolae)介导的内吞作用,而不依赖于网格蛋白(Clathrin)介导的内吞机制;然而JEV在侵染宿主细胞后经过囊泡运输至溶酶体的分子过程及细节还未阐明。

 

我们通过一系列实验方法(蛋白免疫印迹技术、激光共聚焦、荧光定量PCR、RNA干扰、显性负突变体、小分子抑制剂等)研究了JEV侵染乳仓鼠肾细胞(Baby Hamster Syrian Kidney,BHK-21)的分子机制。实验结果表明:(1)小分子抑制剂(氯喹、NH4Cl、dynasore和甲基β环糊精)能够抑制JEV的入胞和感染,说明JEV进入细胞需要酸性环境、发动蛋白和胆固醇的帮助。(2)病毒入胞既不依赖于膜穴样凹陷(Caveolae),也不依赖于巨胞饮(macropinocytosis),而是依赖于网格状蛋白(Clathrin)介导的内吞,激光共聚焦显示病毒粒子吸附细胞后迅速与网格蛋白发生共定位。(3)JEV内吞后,在发动蛋白等调节因子的帮助下,细胞膜内陷形成囊泡。研究发现病毒粒子由早期囊泡(Rab5蛋白)经过微丝/肌动蛋白传递,运输至循环囊泡(Rab11),最后将病毒传递给溶酶体(图1)。因此,我们的研究首次报道了JEV感染BHK-21的分子细节,有望于开发新型抗病毒分子试剂。

图1 Rab蛋白参与JEV入侵细胞及囊泡运输至溶酶体。

 

 

本文并列第一作者为周斌教授课题组硕士生柳春春张云娜。本文受到国家自然科学基金面上项目(31572554)和国家公益性农业行业专项(201203082)等资助。

 

此外,课题组在2016年首次解析了另外一个黄病毒科重要成员(猪瘟病毒,CSFV)侵染宿主细胞(猪肾细胞,PK-15)的分子机制:CSFV由网格状蛋白(Clathrin)介导的、依赖囊泡酸化环境,需要胆固醇和动力蛋白帮助下感染宿主细胞。更为重要的是,我们发现在由网格蛋白介导病毒内吞后,先经过早期囊泡(Rab5)运输;然后传递给晚期内体(Rab7),这个分子过程在45分钟内完成。该研究已经于2016年发表在Journal of Virology上。

 

周斌教授 简介

 

周斌,南京农业大学动物医学院预防兽医系教授,理学博士,美国康奈尔大学兽医学院访问学者。研究方向为动物分子病毒学与免疫学。2000年华中农业大学畜牧兽医学院学士毕业,2003年南京农业大学动物医学院硕士毕业 (师从陈溥言教授)后留校工作至今。2010年南京农业大学生命科学学院理学博士(师从陈溥言教授)。科研上主要从事猪瘟、猪乙型脑炎等猪重大疫病预防与控制措施研究,先后主持国家自然基金面上项目/青年基金、江苏省自然科学基金、校自主创新重大项目和青年科技创新基金、江苏省科技成果示范推广项目等;参加135国家重点研发计划、农业部公益性行业专项、“863计划”等研究,迄今以第一作者/通讯作者发表科研论文40余篇,其中SCI论文13篇。产学研上主要开展华东地区猪主要疫病的流行病学调查,并承担多家规模化猪场疫情监测和疫病检测工作。


参考文献:

1. Shi BJ, Liu CC, Zhou J, Wang SQ, Gao ZC, Zhang XM, Zhou B*, Chen PY. 2016. Entry of Classical Swine Fever Virus into PK-15 cells via a pH-, dynamin- and cholesterol-dependent, clathrin-mediated endocytic pathway that requires Rab5 and Rab7. J Virol., 90(20):9194-9208.

2. Liu CC, Zhang YN, Li ZY, Hou JX, Zhou J, Kan L, Zhou B*, Chen PY. 2017. Rab5 and Rab11 are required for clathrin-dependent endocytosis of Japanese encephalitis virus in BHK-21 cells. J Virol. 2017 Jul 19. doi: 10.1128/JVI.01113-17.

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