鸡马立克氏病病毒调控DNA受体信号通路逃避宿主天然免疫反应的分子机制

发布时间：2020-11-04 17:43

　　 疱疹病毒广泛存在于自然界中,人类和动物的多种疾病都与疱疹病毒有关。鸡马立克氏病病毒(MDV)作为鸡疱疹病毒的一个典型代表能够引起鸡严重的肿瘤性疾病,不仅给全球养禽业造成严重的经济损失,而且鸡马立克氏病(MD)也对研究疱疹病毒诱发的肿瘤疾病的机制具有很大的意义。MD淋巴瘤与如Epstein-Barr病毒等人的疱疹病毒诱导的淋巴瘤在生物学特征方面有很多的相似性。尽管在过去的40年MD已通过疫苗得到了有效的控制。但MDV毒力的不断进化对这种疾病的控制带来了新的挑战。疱疹病毒逃避宿主的天然免疫反应是其在宿主成功建立感染、潜伏以及终生持久性感染的必要条件。当宿主模式识别受体识别保守的病原体相关分子模式并触发I型干扰素(IFNs)和其他抗病毒因子的产生时,天然免疫反应就会启动。除了Toll样受体、RIG-I样受体和NOD样受体外,最近还发现了几种细胞质DNA识别受体。在众多的DNA识别受体中,cGAS被认为是存在于所有不同类型细胞中的最重要的DNA识别受体。最近的研究表明,cGAS介导的DNA识别通路在Ⅰ型干扰素抗人类疱疹病毒反应中起着重要的作用。此外,许多病毒蛋白通过调节这一信号通路抑制I型干扰素的产生。但天然免疫在鸡体内控制MDV感染过程中所起的作用却知之甚少。因此,研究MDV与宿主之间的相互作用不仅对阐明MDV致瘤的机制有重要的意义,也有助于发展更有效的防控MDV策略。本研究发现cGAS-STING DNA受体信号通路在MDV感染诱导IFN-β的过程中起着关键作用。MDV在病毒感染过程中同样可以拮抗宿主cGAS-STING介导的天然免疫反应。我们筛选了所有MDV ORFs中具有抑制cGAS-STING信号通路功能的MDV蛋白,成功鉴定出5个(包括Meq、RLORF4、US3、UL46、VP23)能够通过调控cGAS-STING通路抑制宿主IFN-β产生的MDV蛋白。为进一步研究MDV逃避宿主天然免疫的机制奠定了基础。我们发现MDV直接致瘤蛋白Meq通过靶向STING分子阻止其对TBK1和IRF7的招募,从而抑制IRF7的活化以及IFN-β的表达。过表达Meq可以显著减弱由病毒DNA诱导的抗病毒天然免疫反应。相反,敲低Meq能够显著提高MDV诱导IFN-β及其下游抗病毒因子产生的水平。另外,我们发现缺失Meq的MDV在体内外诱导宿主产生IFN-β的水平显著高于野生型MDV。并且,缺失Meq的MDV诱导宿主CD8+T细胞反应也显著强于野生型MDV。与之相对应,缺失Meq的MDV的复制能力和致瘤能力都明显低于野生型MDV。以上结果表明MDV通过Meq靶向STING拮抗宿主的天然免疫反应对MDV在体内的复制和诱导肿瘤的发生至关重要。本研究进一步提高了我们对病毒与宿主之间相互作用在MDV诱导的淋巴瘤发生过程中所发挥作用的认识。本研究还报道了MDV的另一个与毒力直接相关的蛋白RLORF4抑制宿主DNA识别受体通路的机制。同样过表达RLORF4能够阻断cGAS-STING介导的IFN-β的产生。RLORF4通过与NF-κB通路中p65和p50的RHD同源结构域结合抑制NF-κB的转录活性。此外,RLORF4也能抑制TNF-α诱导的p65和p50的入核。同样缺失RLORF4的MDV在体内外诱导IFN-β反应以及引起宿主细胞免疫的反应的能力也显著增强,并且在体内复制能力相对减弱。以上结果表明RLORF4介导的MDV逃避宿主免疫反应可能在MDV发致病机制中发挥重要作用。cGAS-STING通路不仅能识别各种病原体和肿瘤来源的DNA,而且也在抗肿瘤免疫和诱导肿瘤细胞特异性凋亡过程中也发挥重要作用。我们的研究揭示了MDV致瘤蛋白Meq和RLORF4不仅抑制MDV DNA和肿瘤细胞DNA诱导的IFN-β的产生,还减弱宿主的抗肿瘤免疫,促进肿瘤细胞的增殖和肿瘤的生长。总的来说,MDV致瘤蛋白诱导肿瘤可能涉及其多方面的功能,包括转化,抗凋亡,阻断DNA受体识别通路。Meq和RLORF4的这些功能使宿主抗肿瘤免疫反应得到抑制,更有于肿瘤的快速生长。因此,本研究不仅揭示了MDV逃避宿主天然免疫反应的一种非常重要的机制,也在某种程度上解释了为什么MDV感染后这么快诱导宿主产生肿瘤的原因。
【学位单位】：中国农业科学院
【学位级别】：博士
【学位年份】：2019
【中图分类】：S852.65
【部分图文】：

的毒力又将其分为 4 种致病型，分别为温和型（mMDV，如 CU-2 株），强毒力型（vMDV），超强毒力型（vvMDV）和特超强毒力型（vv+MDV）(Witter, 1997; Witter et al., 2005) MDV 的形态结构同其他疱疹病毒相似，完整病毒粒子呈近球形，由内到外包含核芯 衣壳被膜 囊膜等 4 种组分 由于 MDV 是严格的细胞结合性病毒，大部分 MDV 病毒粒子以无囊膜的裸露状态存在，直径大约在 85~100 nm 之间 具有感染性有囊膜的成熟 MDV 病毒粒子只有在羽毛囊上皮细胞中可以形成，其直径大约为 273~400 nm，在羽毛囊上皮细胞中形成的病毒粒子随上皮细胞角质化脱落，释放到环境中，使病毒得以在鸡群中广泛传播(Beasley et al., 1970; Johnsonet al., 1975; Nazerian and Witter, 1970) 1.1.2 MDV 的基因组MDV 为双链 DNA 分子病毒（图 1.2），其基因组大小约 175~180 kb，通常以环状型或游离型两种结构模式存在独立于宿主基因组 MDV 全基因组包括两个独特区：一个短独特区（uniqueshort region, US）和一个长独特区（unique long region，UL） 短独特区两端分别为短内部重复区（internal repeat short region，IRS）和短末端重复区（terminal repeat short region，TRS）；长独特区两端分别为长内部重复区（internal repeat long region，IRL）和长末端重复区（terminal repeat longregion，TRL） 其中 TRL和 IRL，TRS和 IRS分别为两对排列方向相反序列相同的重复序列(Lee etal., 2000b; Tulman et al., 2000)

图 1.2 MDV 感染周期模型(Boodhoo et al., 2016)Figure.1.2 Model of MDV infectious life cycles.MDV 感染 T 淋巴细胞后，会在 T 淋巴细胞中进入潜伏期，这样 MDV 就会逃避应的监测(Engel et al., 2012b) 致瘤型 MDV 特有的基因 RNA 端粒酶（vTR）与鸡的粒酶的基因同源性高达 88% 这意味着 vTR 对宿主端粒酶功能可能是一种补充(MFlamand, 2010) MDV 和其他疱疹病毒一样，其基因组都会整合到宿主染色体的末端al., 2014) 所以，有科学家推测 vTR 可能通过拉长染色体末端的端粒，使病毒具备致最近有研究发现 MDV 的致病株和弱毒株的基因组都能够整合到宿主的染色体上，这MDV 基因组的整合并不能诱导细胞转化(Robinson et al., 2014) Meq 是 MDV 的直接Meq 的表达对 MDV 诱导潜伏感染和肿瘤转化都至关重要 在 MDV 潜伏感染转化Meq 蛋白是很好的表达(Lupiani et al., 2004) 因此，MDV 引起宿主细胞的癌变转化是协同完成的 1.2 禽天然免疫研究进展

图 1.3 DNA 识别受体识别外源 DNA 信号通路(Xia et al., 2016)Figure.1.3 Signaling pathways of cytosolic DNA sensors with DNA challenge.DEXDc 解旋酶家族的一员，在骨髓树突状细胞（mDCs）中也是一et al., 2011) 敲低 mDCs 细胞中的 DDX41 会明显抑制外源 DNA 介生 DDX41 和 STING 的过表达能够增强 IFN-β的产生 此外，定位与细胞质中 DDX41 介导的天然免疫反应同样依靠 TBK1-I是 DDX41 与 STING 发生相互作用发生在短暂的固定阶段，甚下也能发生，这表明 DDX41 检测外源 DNA 并激活 STING-IRF3 et al., 2016) 中，cGAS 作为一种细胞质 DNA 识别受体已经被大家所熟知 AS 的激活 cGAS 识别胞质中的 DNA 后，cGAS 会发生构象的变，并催化 ATP 和 GTP 形成 2’,3’-cGAMP，可激活下游 STINF3 信号通路诱导产生大量的 IFN-β(Ablasser et al., 2013a; Gao et a可以免疫识别多种 DNA 病毒 逆转录病毒以及一些胞内寄生细菌DNA 也能识别 DNA-RNA 杂交体，除了识别病原 DNA 外，也能识
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本文编号：2870403