CHOP/ERO1α/ROS介导猪圆环病毒2型诱导细胞凋亡的分子机制研究

来源 :浙江农林大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:tiankong20
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猪圆环病毒2型(Porcine circovirus type 2,PCV2)是引起猪免疫抑制相关疾病的重要病原,给全球养猪业造成了巨大的经济损失。研究表明PCV2感染PK-15细胞能通过内质网应激的PERK-e IF2α-ATF4-CHOP信号通路诱导细胞凋亡,但具体的机理尚不明确。CHOP转录靶标内质网氧化酶1α(ERO1α)能够诱导内质网发生氧化,在内质网中形成有细胞毒性的活性氧(Reactive oxygen species,ROS),进一步诱导细胞凋亡。本研究利用基因沉默、化学抑制、流式细胞术、免疫印迹等技术,解析PCV2利用CHOP和ERO1α诱导细胞内质网应激进而导致细胞凋亡的分子机制,为阐明PCV2的致病机理奠定基础。1.CHOP/ERO1α/ROS途径介导PCV2诱导的细胞凋亡PCV2不同时间点感染PK-15细胞,利用免疫印迹、流式细胞术等方法检测感染细胞的CHOP和ERO1α蛋白表达、ROS水平、Ca2+水平和细胞凋亡率。结果表明:PCV2感染后CHOP和ERO1α蛋白表达显著升高,caspase-3的剪切体显著增加,PCV2感染可显著提高细胞内ROS水平(p<0.01)、Ca2+水平(p<0.01)和细胞凋亡率(5.16%vs 14%,p<0.01)。利用软件分析猪CHOP基因编码区保守序列,设计并合成一系列si RNAs,利用瞬时转染和免疫印迹的方法确定了一条沉默效果较好的si CHOP,PCV2感染沉默CHOP的细胞,利用免疫印迹和流式细胞术等方法检测感染细胞的CHOP和ERO1α蛋白表达、ROS水平、Ca2+水平和细胞凋亡率。结果表明:沉默CHOP能显著下调PCV2感染细胞中ERO1α的表达,ROS水平(p<0.01)和Ca2+水平(p<0.01),减少caspase-3的剪切,且显著降低细胞凋亡率(18.2%vs9.08%,p<0.01)。利用软件分析猪ERO1α基因编码区保守序列,设计并合成一系列sh RNAs,借助慢病毒包装和筛选体系,嘌呤霉素筛选ERO1α敲低的PK-15细胞系,PCV2感染ERO1α敲低的细胞系,利用免疫印迹和流式细胞术检测ERO1α蛋白表达、ROS水平、Ca2+水平和细胞凋亡率。结果表明:获得一株稳定ERO1α敲低的PK-15细胞系;敲低ERO1α能下调PCV2感染细胞的ROS水平(p<0.01)和Ca2+水平(p<0.01),减少caspase-3的剪切,且显著降低细胞凋亡率(10.5%vs4.73%,p<0.01)。ERO1α抑制剂EN460能有效抑制ERO1α的表达,用EN460处理PCV2感染的细胞,利用免疫印迹、流式细胞术等方法检测感染细胞中CHOP、ERO1α和Cap蛋白的表达以及细胞凋亡率。结果表明:EN460抑制ERO1α的表达能显著降低Cap蛋白的表达,减少caspase-3的剪切,且显著降低细胞凋亡率(11.6%vs 9.05%,p<0.01)。本研究中构建了p CMV-ERO1α过表达质粒,真核转染PK-15细胞,PCV2感染细胞,利用免疫印迹、流式细胞术等方法检测感染细胞中ERO1α、Cap蛋白表达以及细胞凋亡率。结果表明:过表达ERO1α能显著上调Cap蛋白的表达,增加caspase-3的剪切和显著提高细胞凋亡率(10.9%vs13.8%,p<0.01)抗氧化剂乙酰半胱氨酸(N-acetylcysteine,NAC)能有效抑制ROS的产生,用NAC处理PCV2感染的细胞,利用免疫印迹、流式细胞术等方法检测感染细胞的CHOP和ERO1α蛋白表达、ROS水平、Ca2+水平和细胞凋亡率。结果表明:NAC能够显著下调CHOP和ERO1α蛋白表达,Ca2+水平(p<0.01),减少caspase-3的剪切,并抑制细胞凋亡(12%vs 9.42%,p<0.01)。2.PCV2 Cap过表达激活CHOP/ERO1α通路诱导细胞凋亡本研究构建了pGFP-Rep、pGFP-Cap和pGFP-ORF3真核表达质粒,真核转染PK-15细胞,利用免疫印迹检测各蛋白的表达。结果表明:PCV2 Cap过表达可显著上调CHOP、ERO1α和c-caspase3蛋白的表达(p<0.01)。用NAC处理过表达Cap蛋白的PK-15细胞,利用免疫印迹检测各蛋白的表达。结果表明:NAC可显著下调CHOP、ERO1α和c-caspase3蛋白的表达(p<0.01)。综上所述,本研究初步阐明了PCV2感染可激活CHOP/ERO1α/ROS通路诱导细胞凋亡,PCV2 Cap蛋白在这条通路中起关键作用,为探索以内质网应激为靶向的PCV2抗病毒辅助治疗方案提供理论基础。
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