2026年3月,海南省农业科学院三亚研究院刘光亮团队在期刊《Veterinary Microbiology》(IF:2.7)在线发表题为:TGEV infection activates pro‑inflammatory signaling via the YY1/HSP40/NF‑κB pathway in intestinal epithelial cells and organoids 的高水平研究论文。
可传播性胃肠炎病毒(TGEV)是一种猪肠道致病冠状病毒,可在猪中引起严重的肠道炎症和腹泻,导致全球养猪业巨大的经济损失。炎症是TGEV感染猪死亡的主要原因。然而,宿主介导的炎症反应在TGEV发病机制中的作用仍然了解甚少。
在此,我们首次报道热休克蛋白HSP40(DNAJB6)在五指山猪TGEV感染期间在空肠和回肠中高表达,其转录受到转录因子YY1的激活。功能获得和功能缺失实验表明,HSP40通过调节NF-κB信号通路增强炎症反应和TGEV复制。
从机制上讲,HSP40促进E3泛素连接酶β-TRCP(IκB的酶)募集,增强其与IκB的相互作用及随后的蛋白酶体降解。在基础状态下,IκB结合并隔离细胞质中的p65(RelA),防止其核转位和转录活性。在TGEV感染期间,HSP40介导的IκB降解释放p65,使其能够核转位并激活多种炎症基因的转录。此外,研究发现β-TRCP对HSP40介导的炎症细胞因子产生至关重要。
总体而言,这些发现揭示了HSP40在TGEV感染期间调节炎症和病毒复制中的关键作用,并提示靶向HSP40可能成为抗TGEV的有前景的治疗策略。
1. 首次发现TGEV感染可诱导HSP40(DNAJB6)在五指山猪空肠和回肠中高表达,且其转录受转录因子YY1调控。
2. 揭示YY1通过结合HSP40启动子-722/-737nt位点直接激活其转录,阐明TGEV感染诱导HSP40表达的分子机制。
3. 发现HSP40作为支架蛋白促进E3泛素连接酶β-TRCP与IκB相互作用,加速IκB泛素化降解,从而激活NF-κB信号通路。
4. 证实HSP40通过NF-κB依赖性方式促进TGEV复制,揭示宿主炎症反应被病毒劫持以促进自身增殖的新机制。
5. 建立YY1/HSP40/NF-κB信号轴作为TGEV感染的治疗靶点,为开发同时具有抗病毒和抗炎作用的药物提供新策略。
猪传染性胃肠炎病毒(TGEV)是一种重要的猪肠道致病性冠状病毒,可引起仔猪急性胃肠炎,新生仔猪死亡率接近100%,给全球养猪业造成巨大经济损失。TGEV感染会诱导强烈的炎症反应,这是导致感染仔猪高死亡率的主要原因之一。近年来研究揭示了TGEV与宿主炎症信号之间的复杂相互作用,如TGEV通过RIG-I通路激活炎症反应,其包膜蛋白E与宿主TMED10相互作用促进细胞因子释放等。然而,宿主介导的炎症反应在TGEV致病机制中的具体作用仍不清楚。
热休克蛋白HSP40/DnaJ家族在病毒感染和抗病毒防御中发挥关键作用,其中DNAJB6在病毒复制、病毒颗粒运输和宿主免疫调控中具有重要功能。在不同病毒和细胞环境中,DNAJB6既可促进也可抑制感染。此外,转录因子YY1在免疫调节中具有多重作用,但其在冠状病毒诱导炎症中的参与尚未被探索。本研究基于五指山猪与大白猪品种间HSP40表达差异的发现,首次系统阐明了YY1/HSP40/NF-κB信号轴在TGEV感染中的调控机制,为理解猪冠状病毒致病机理提供了新视角。
1. 动物组织与类器官样本制备:采集五指山猪和大白猪的空肠、回肠组织,分离培养肠道类器官,检测HSP40和HSP70的mRNA及蛋白表达水平。
2. 细胞感染与分子检测:用TGEV感染ST细胞,通过qRT-PCR和Western blot检测HSP40的时序性和剂量依赖性表达变化;构建HSP40启动子荧光素酶报告质粒,验证其转录激活机制。
3. 转录因子筛选与验证:生物信息学预测HSP40启动子区转录因子,ChIP实验验证YY1结合;siRNA敲低和过表达YY1,结合启动子截短和定点突变确定YY1结合位点。
4. 功能获得与缺失实验:CRISPR/Cas9构建HSP40过表达ST细胞,检测病毒滴度、病毒蛋白和RNA水平;使用HSP40激活剂ML346处理类器官和细胞验证其促病毒复制作用。
5. 转录组与信号通路分析:RNA-seq分析HSP40过表达细胞的差异基因,KEGG和GSEA富集分析筛选NF-κB通路;荧光素酶报告基因、核质分离和免疫荧光检测NF-κB活性。
6. 分子机制探究:Co-IP验证HSP40、β-TRCP和IκB的相互作用;siRNA敲低β-TRCP,检测IκB降解、NF-κB活化及炎症因子表达,阐明HSP40通过促进β-TRCP介导的IκB降解激活NF-κB的分子机制。
Figure 1:该图比较了五指山猪与大白猪肠道组织中HSP40和HSP70的表达差异。qRT-PCR结果显示,大白猪空肠和回肠中HSP40和HSP70的mRNA水平均高于五指山猪;Western blot结果显示,HSP40蛋白水平在大白猪中显著升高,而HSP70蛋白水平无显著差异;肠道类器官实验进一步验证了大白猪中HSP40和HSP70的mRNA表达更高。这些结果提示HSP40在品种间的差异表达可能与TGEV感染相关。
Figure 2:该图展示了TGEV感染对HSP40表达的调控作用。qRT-PCR和Western blot结果显示,TGEV感染ST细胞后,HSP40的mRNA和蛋白水平均呈时间依赖性和MOI依赖性上调;双荧光素酶报告基因实验证实,TGEV感染能够以时间和剂量依赖的方式增强HSP40启动子活性,表明TGEV在转录水平激活HSP40表达。
Figure 3:该图阐明了YY1介导TGEV诱导HSP40转录的分子机制。生物信息学分析预测YY1为HSP40启动子的潜在调控因子;ChIP实验证实TGEV感染增强YY1与HSP40启动子的结合;YY1敲低抑制TGEV诱导的HSP40启动子活性和mRNA表达,而YY1过表达则增强HSP40启动子活性;启动子截短和定点突变实验确定YY1通过结合-722/-737nt位点激活HSP40转录。
Figure 4:该图验证了HSP40促进TGEV复制的功能。Western blot确认CRISPR/Cas9构建的HSP40过表达ST细胞模型成功;HSP40过表达显著增加病毒滴度、TGEV核衣壳蛋白水平和病毒RNA拷贝数;HSP40激活剂ML346处理肠道类器官和ST细胞均能显著提高病毒滴度和RNA水平,证实HSP40具有促病毒复制作用。
Figure 5:该图揭示了HSP40激活NF-κB信号通路的机制。RNA-seq分析显示HSP40过表达导致200个基因上调、300个基因下调;KEGG富集分析发现Toll样受体、RIG-I样受体和NF-κB等免疫炎症通路显著富集;GSEA证实NF-κB相关基因与HSP40表达强相关;荧光素酶报告基因实验显示HSP40过表达增强TGEV诱导的NF-κB活性,而敲低则抑制;核质分离和免疫荧光结果表明HSP40促进p65磷酸化和核转位。
Figure 6:该图阐明了HSP40通过促进IκB降解激活NF-κB的分子机制。Western blot显示HSP40过表达增加p-p65水平并降低IκB表达;Co-IP实验证实HSP40与β-TRCP和IκB均存在相互作用,提示其作为支架蛋白促进β-TRCP与IκB结合;β-TRCP敲低 abolish HSP40介导的NF-κB活化和炎症因子产生;HSP40敲低减少β-TRCP与IκB的相互作用并增加IκB稳定性。
Figure 7:该图为机制模式图,总结TGEV感染通过YY1/HSP40/NF-κB轴诱导炎症反应的完整信号通路:TGEV感染上调转录因子YY1,YY1结合HSP40启动子激活其转录;HSP40与E3泛素连接酶β-TRCP相互作用,促进β-TRCP与IκB结合,导致IκB泛素化降解;IκB降解释放p65,使其磷酸化并入核,激活IL-1β、IL-6、TNF-α等炎症基因表达,最终增强TGEV复制。
原文链接
https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41797175/
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