探究甲型流感病毒感染期间猪呼吸道中组织特异性蛋白酶的动态变化

《Scientific Reports》：Mapping tissue-specific protease dynamics in the pig respiratory tract during influenza a virus infection

　　

摘要

甲型流感病毒是一种人畜共患病原体，能够感染多种鸟类和哺乳动物宿主，引发季节性流行病，偶尔还会在人类中导致全球性大流行。该病毒进入宿主细胞需要血凝素被蛋白酶激活。虽然已知TMPRSS2和HAT等丝氨酸蛋白酶是血凝素的激活因子，但呼吸道中还存在其他蛋白酶，它们在病毒感染中的作用尚未明确。这些蛋白酶的功能失调会加剧病毒复制、组织损伤和炎症反应，因此有必要从系统层面了解蛋白酶的作用机制。在此，我们通过高通量全蛋白组学和N端组学技术，鉴定了鼻腔黏膜、气管和肺组织中的112种宿主蛋白酶。我们还利用靶向蛋白组学和微流控qPCR技术对28种蛋白酶进行了检测与验证，从而完成了对流感感染模型——猪的呼吸道的全面降解组分析。研究结果显示，不同组织的蛋白酶丰度和活性具有高度特异性：鼻腔黏膜表现出广谱性和窄谱性蛋白酶的选择性激活，并伴有强烈的抗病毒反应；气管的蛋白酶活性变化较为轻微，蛋白酶与抑制因子的平衡出现细微变化；而肺部尽管病毒载量较低，但组织损伤严重，且蛋白酶仍保持较高活性，这表明存在免疫介导的病理反应。序列 motif分析显示，不同组织中的蛋白酶切割偏好存在差异，这说明在抗病毒途径、抗原处理和组织重塑方面，不同呼吸组织中的蛋白酶功能存在区别。其中ST14、KLKB1、PRSS8和LGMN等多种蛋白酶在感染后会增多且保持活性，这表明它们可能在病毒处理和宿主免疫调节中发挥作用。总体而言，我们的研究结果揭示了一个空间有序的蛋白酶网络，这一网络决定了宿主组织特有的抗病毒反应，同时也参与了H1N1流感的发病机制。