Seneca Valley 病毒 3C 蛋白酶切割 DCP1A 削弱其抗病毒作用的重要发现

为探究 SVV 免疫逃逸机制，研究人员开展 SVV 与 DCP1A 关系研究，发现 3Cpro切割 DCP1A，为理解宿主 - 病毒相互作用提供新视角。

　　在动物疫病的舞台上，有一种病毒正悄然威胁着养猪业的发展，它就是 Seneca Valley 病毒（SVV）。SVV 属于小 RNA 病毒科（Picornaviridae）塞内卡病毒属，是一种单链正股 RNA 病毒。它能让怀孕母猪出现特有的水疱症状，还会导致新生仔猪急性死亡，给养猪产业带来了巨大损失。

在这场病毒与宿主的较量中，宿主自身拥有一套防御体系，其中干扰素（IFN）和 IFN 诱导的 Janus 激酶信号转导和转录激活因子（JAK-STAT）信号通路是抵御病毒入侵的第一道防线，它们通过上调数百种干扰素刺激基因（ISGs）来抑制病毒感染。而加工小体（P-bodies）中的 mRNA 脱帽酶 1A（DCP1A）作为一种 ISG，在对抗多种病毒时展现出了抗病毒活性。但病毒也不会坐以待毙，它们进化出了各种策略来对抗宿主的防御，比如抑制 ISGs 的转录、下调其蛋白表达、改变其亚细胞定位等。许多研究已经揭示了病毒对抗 DCP1A 抗病毒活性的机制，可对于 SVV 的 3C 蛋白酶（3C^pro）是否会对 DCP1A 产生类似影响，还是个未知数。

为了揭开这个谜团，沈阳农业大学畜牧兽医学院以及北京市农林科学院畜牧兽医研究所的研究人员展开了深入研究。他们的研究成果发表在《Veterinary Research》上，为我们理解 SVV 的免疫逃逸机制以及宿主 - 病毒之间的相互作用提供了新的视角。

研究人员在本次研究中运用了多种关键技术方法。在细胞实验方面，培养了 BHK-21、HEK-293T 和 PK-15 等细胞，并利用这些细胞进行病毒感染实验和转染实验。在蛋白研究层面，采用蛋白质免疫印迹（western blotting）技术检测蛋白表达水平，通过共免疫沉淀（co-IP）实验探究蛋白之间的相互作用。同时，运用定量逆转录聚合酶链反应（qRT-PCR）来检测基因表达量。

下面来看看具体的研究结果：

1. SVV 感染切割并降解 DCP1A：研究人员通过对 SVV 感染的 BHK-21、HEK-293T 和 PK-15 细胞进行检测，发现 SVV 感染后，DCP1A 蛋白出现了一个小的切割条带，且蛋白表达量显著下降，然而 qRT-PCR 检测结果显示其 mRNA 水平并未受到影响。通过共聚焦显微镜观察还发现，SVV 感染会破坏 DCP1A 的亚细胞定位，使其从原本的点状分布变为弥散分布。这表明 SVV 感染诱导了 DCP1A 的切割和降解，但不影响其转录。
2. DCP1A 抑制 SVV 复制：为了探究 DCP1A 在 SVV 复制中的作用，研究人员分别进行了 DCP1A 的敲低和过表达实验。敲低 DCP1A 后，病毒滴度和 VP1 蛋白产量显著增加，rSVV-eGFP 的绿色荧光强度也增强，说明病毒复制明显增强；而过表达 DCP1A 时，病毒滴度和 VP1 蛋白减少，rSVV-eGFP 的荧光强度降低，表明 DCP1A 能够抑制 SVV 复制，是一种抗病毒因子。
3. SVV 3C^pro切割 DCP1A：进一步研究发现，SVV 感染不仅能切割内源性 DCP1A，还能切割过表达的 DCP1A。通过共转染实验确定了是 SVV 的 3C^pro导致了 DCP1A 的切割，而且 3C^pro的催化位点对其切割 DCP1A 的能力至关重要。研究还发现，其他一些小 RNA 病毒如柯萨奇病毒 B3（CVB3）、人鼻病毒（HRV）和肠道病毒 71（EV71）的 3C^pro也能切割 DCP1A，但切割位点与 SVV 不同。此外，3C^pro介导的 DCP1A 切割不依赖于半胱天冬酶、自噬或蛋白酶体途径。
4. SVV 3C^pro介导的 DCP1A 切割使其失去抗病毒活性：研究人员通过构建截断突变体和点突变体，确定了 DCP1A 被 3C^pro切割的位点是 Q343。将切割产物 DCP1A (1 - 343) 和 DCP1A (344 - 580) 以及非切割形式的 DCP1A (Q343A) 转染细胞后再感染 SVV，发现病毒滴度和 VP1 蛋白水平在转染 DCP1A (Q343A) 和全长 DCP1A 的细胞中明显低于转染切割产物或空载体的细胞，说明切割后的 DCP1A 失去了抗病毒活性。
5. DCP1A 靶向 3D 进行 OPTN 介导的自噬降解：在探究 DCP1A 降解病毒蛋白的机制时，发现 DCP1A 诱导的 3D 降解是自噬依赖的，且在多种自噬受体中，只有 OPTN 与 DCP1A 相互作用并共定位，并且在 DCP1A 存在的情况下，OPTN 与 3D 的共定位增强。进一步实验表明，DCP1A 能够诱导自噬，敲低 OPTN 会恢复 3D 蛋白水平，说明 OPTN 介导的自噬负责 DCP1A 诱导的 3D 降解。
6. DCP1A 降解 3D 病毒 RNA 依赖性 RNA 聚合酶：通过激光共聚焦显微镜和 co-IP 实验发现，SVV 的多种蛋白与 DCP1A 存在相互作用，但 DCP1A 特异性地降解 3D 蛋白。只有 DCP1A (344 - 580) 能与全长 DCP1A 和 3D 共定位并相互作用，且切割后的 DCP1A 产物失去了诱导 3D 降解的能力。

综合研究结论和讨论部分的内容，这项研究意义重大。研究揭示了 DCP1A 通过招募自噬受体 OPTN 来降解病毒的 3D 蛋白，从而抑制 SVV 复制。而 SVV 则利用其 3C^pro切割 DCP1A，使其失去抗病毒功能，这是 SVV 免疫逃逸的一种重要机制。该研究不仅为理解 SVV 与宿主之间的相互作用提供了关键信息，也为开发针对 SVV 感染的防控策略提供了潜在的靶点和理论基础，有助于推动养猪业相关疫病防控研究的进一步发展。