貂源H9N2亚型流感病毒对小鼠致病性与宿主hnRNP H1抑制流感病毒复制机理研究

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H9N2亚型流感病毒是我国流行的禽类流感病毒中主要的亚型之一,该亚型病毒具有广泛的宿主范围,能够引起鸟类和哺乳动物感染。本研究在2014年从水貂中分离到两株H9N2流感病毒并命名为A/mink/China/01/2014株和A/mink/China/02/2014株。进化树分析显示这两株流感病毒内部基因与H7N9毒株具有较近的亲缘关系。然而,这两株病毒之间在进化树存在一定的差距,说明这两株病毒来源有所不同。经小鼠攻毒试验显示,在同样的感染剂量下,A/mink/China/01/2014株毒能够引起小鼠体重明显下降并且出现20%的死亡率,而A/mink/China/02/2014株毒没有造成小鼠体重的明显下降和死亡。经基因分析显示,致病性强的A/mink/China/01/2014毒株在PB2蛋白的701位氨基酸位点突变为天冬酰胺,据报道该位点的突变能够增强毒株在哺乳动物体内的适应性,而另一毒株在该位点并未发生突变。本研究发现H9N2流感病毒在水貂中流行可能提高了它对哺乳动物的适应性,因此对水貂中流感病毒的持续监测是必要的。为了进一步研究分离到的貂源H9N2强毒株A/mink/China/01/2014株与人源的H1N1毒株这两株毒与宿主细胞之间的相互作用,本研究利用RNA-Seq技术对这两株毒感染后的A549细胞进行了mRNA转录组学分析,分析结果发现H9N2亚型流感病毒引起的差异表达基因有371个,其中上调基因为141个,下调基因为230个;而H1N1亚型流感病毒引起的差异表达基因有1116个,其中上调基因为360个,下调基因为756个。通过KEGG富集分析显示,差异表达的基因主要涉及的信号通路为转导通路,其次为内分泌通路和免疫系统通路。流感病毒在细胞内寄生并在细胞核内复制,当大量的病毒核酸在细胞核内合成后,会破环宿主细胞核内的稳态系统,也会引起细胞核内一些蛋白含量的上调或者下调。本研究在H9N2和H1N1流感病毒感染A549细胞后,均引起细胞核内hnRNPs家族蛋白中出现上调的蛋白有2个,下调的蛋白有7个,其中下调蛋白中包括hnRNP H1蛋白。hnRNP H1蛋白是真核细胞细胞核内含量较为丰富的蛋白之一,参与宿主细胞m RNA前体的剪切、加工和运输等功能。在利用RNA-Seq技术对流感病毒感染后宿主细胞m RNA差异分析中发现H9N2和H1N1流感病毒感染后,宿主细胞内的hnRNP H1蛋白在m RNA水平出现下调现象。本研究通过荧光定量PCR方法对流感病毒感染后的A549细胞中hnRNP H1蛋白mRNA水平进行了验证,发现WSN毒株感染宿主细胞后,hnRNP H1蛋白的mRNA水平出现下降趋势。为进一步研究hnRNP H1蛋白对流感病毒的复制是否有影响,本研究通过在细胞内过表达hnRNP H1蛋白发现其对流感病毒的复制有抑制作用,同样,干扰hnRNP H1蛋白表达时,能够促进流感病毒的复制。为了进一步探究hnRNP H1蛋白抑制流感病毒复制的机理,本研究通过萤光素酶活性试验发现,该蛋白对流感病毒的聚合酶活性有抑制作用。hnRNP H1蛋白是一种RNA结合蛋白,为了研究该蛋白是否通过与流感病毒聚合酶的RNA结合而发挥抑制病毒复制的作用,本研究对该蛋白进行了原核表达纯化,将纯化后的蛋白分别与流感病毒聚合酶的四个蛋白的vRNA进行了凝胶阻滞试验,发现该蛋白能够与流感病毒聚合酶的vRNA结合而发挥阻滞作用。为了进一步验证hnRNP H1蛋白抑制流感病毒复制的功能区域,本研究通过对该蛋白不同截短体和突变体对流感病毒聚合酶活性影响以及免疫共沉淀试验发现,hnRNP H1蛋白的功能区域在蛋白的N端,且主要的氨基酸位点是RRM1(RNA-recognition motif,RNA结合区域)区域中色氨酸和酪氨酸以及RRM2中苯丙氨酸和酪氨酸,该蛋白可能通过这些主要的氨基酸位点与流感病毒的-GGGG-的核酸区域进行结合,从而抑制流感病毒的复制,达到抵抗流感病毒感染的目的,并且hnRNPH家族蛋白均存在抑制流感病毒复制的功能。
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