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PLOS Pathog | 山东大学王金星团队发现白斑综合征病毒入侵对虾的一种新受体
at :2019/2/21 10:27:18    

近日,国际著名病原学权威期刊PLOS Pathogens在线发表了山东大学王金星教授团队的最新成果,发现对虾的多聚球蛋白受体样分子(MjpIgR)是白斑综合征病毒(WSSV)入侵宿主的一种新受体,原文题为“The polymeric immunoglobulin receptor-like protein from Marsupenaeus japonicus is a receptor for white spot syndrome virus infection”。

 
病毒侵入宿主细胞是其成功感染的第一步。病毒入侵起始于病毒粒子的粘附,并进一步与其受体结合,然后通过直接释放它们的基因组进入细胞,或者通过内吞作用(endocytosis)进入细胞。研究病毒受体不仅可以阐明病毒早期增殖的机制,还可以为直接控制病毒增殖、防治病毒性病害提供新策略和新方法。病毒与受体存在着一对一、多个病毒共用一个受体或一个病毒有多个受体等多种关系,此外病毒感染还会利用一些黏附因子。白斑综合症病毒(WSSV)在对虾养殖业中是一种危害最严重的病毒性病原,给对虾养殖业造成重大经济损失。关于WSSV的入侵宿主的受体,早期研究发现小GTP酶Rab7、几丁质结合蛋白、C-型凝集素、层粘连蛋白受体和beta-整联蛋白等可以与WSSV互作,有利于病毒侵染宿主,其可能是病毒的受体或黏附因子,但其中只有beta-整联蛋白是真正的膜蛋白。另外,受体与WSSV病毒相互作用后如何启动内吞信号及胞内转运过程也不清楚。

本研究首先在日本囊对虾中发现了免疫球蛋白超家族的一个成员,是含有胞外Ig结构域和Ig-like结构域、跨膜域和胞内区的细胞黏附分子。通过结构域比较,发现这种分子与脊椎动物的多聚免疫球蛋白受体很相似,我们将其命名为多聚免疫球蛋白受体样蛋白(MjpIgR)。MjpIgR在血细胞和其他多种组织中均有分布。在WSSV入侵时,其mRNA水平和蛋白质水平发生明显上调表达。敲低MjpIgR基因的表达和抗体封闭能显著抑制病毒对宿主的入侵,对虾的成活率也随之显著提高;同时,过表达MjpIgR能促进病毒感染。

为了确定MjpIgR是否是真正的WSSV的受体,研究人员首先进行了体外结合实验,发现MjpIgR胞外域可以与病毒的结构蛋白VP24相互作用;进一步的非纳受细胞感染实验结果发现转染MjpIgR表达质粒并成功表达MjpIgR的非纳受细胞HEK293T可以感染WSSV病毒。上述结果表明MjpIgR被WSSV利用,是该病毒感染对虾的一种新受体。

病毒结合MjpIgR受体后,如何导致内吞并完成病毒的复制?研究人员发现随着病毒入侵时间的延长,MjpIgR可以发生寡聚化,并随着WSSV的入侵逐步内化。荧光免疫细胞化学实验显示血细胞中的MjpIgR与WSSV病毒粒子可以共定位。流式细胞实验也显示,MjpIgR敲低后发生WSSV内吞的细胞数目显著下降(图1)。进一步的结合实验发现MjpIgR胞内域可以与钙调蛋白(CaM)相互作用;有报道称钙调蛋白可以与网格蛋白相互作用,氯丙嗪(CPZ)是一种网格蛋白(Clathrin)依赖的内吞抑制剂,他们的研究发现这种抑制剂可以使MjpIgR促进病毒内吞的过程受到明显抑制。进一步敲低网格蛋白及其适配蛋白AP-2基因表达的实验都可以抑制WSSV的内吞。以上实验说明MjpIgR与CaM结合导致的WSSV的内吞是网格蛋白依赖的。  
图1. 随着WSSV的侵染,MjpIgR寡聚化并内吞入胞。

综上,他们的研究表明MjpIgR是WSSV入侵宿主的一种新受体,而且WSSV侵染对虾细胞是通过pIgR-CaM-Clathrin途径进行的(图2)。这是首次在无脊椎动物中发现多聚免疫球蛋白受体样分子可以作为WSSV入侵对虾的膜蛋白受体。此外,根据敲降MjpIgR表达后的对虾成活率实验结果,他们认为MjpIgR并不是WSSV入侵宿主的唯一受体,可能还存在其他受体(比如beta-整联蛋白等),说明WSSV可以利用多种受体侵染宿主细胞,这与该病毒可以侵染多种宿主和多种组织的特性一致。
 
图2. 白斑综合征病毒(WSSV)利用MjpIgR作为侵染对虾细胞受体的示意图。

本文第一作者为山东大学生命科学院博士研究生牛国娟,通讯作者为山东大学王金星教授。该研究得到国家自然科学基金重点项目(31630084)等资助。王金星教授团队长期从事对虾等甲壳类动物先天免疫研究,在宿主与病原相互作用方面开展了系统研究,在PLoS Pathogens,Journal of Immunology 和Journal of Virology等刊物发表论文100余篇,获教育部自然科学一等奖1项。 

文章链接:
https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1007558

 

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