哈兽研：非洲猪瘟病毒调节内质网应激-ATF6-钙轴以促进病毒复制

非洲猪瘟（African Swine Fever, ASF）是由非洲猪瘟病毒（African Swine Fever Virus, ASFV）引起的一种毁灭性传染病，对全球养猪业构成了巨大威胁。尽管已有研究揭示了ASFV感染与内质网（Endoplasmic Reticulum, ER）应激反应之间的关联，但ER应激或未折叠蛋白反应（Unfolded Protein Response, UPR）与ASFV复制之间的具体联系尚不明确。

2024年9月27日，哈兽研研究团队在Emerging Microbes & Infections上发表题为“African swine fever virus modulates the endoplasmic reticulum stress-ATF6-calcium axis to facilitate viral replication”的最新研究论文，本研究旨在深入探讨ASFV如何通过调节ER应激-ATF6-钙轴来促进病毒复制，以期为非洲猪瘟的防控提供新的策略和理论依据。

图1.ASFV 感染可诱导内质网 (ER) 应激并激活 PAM 中未折叠蛋白反应 (UPR) 的 ATF6 分支

2.ATF6 或 IRE1α-XBP1 通路有利于 ASFV 在 PAM 中的复制

研究结果表明，ATF6或IRE1α-XBP1通路的激活对ASFV在PAM中的复制具有积极作用。通过使用特定的小干扰RNA（siRNA）敲低ATF6或XBP1，研究发现这会减少ASFV的复制。同样，使用ATF6或XBP1特异性抑制剂也能抑制病毒复制。这些发现表明，UPR的这两个分支对于ASFV的有效复制是必要的，暗示了它们在病毒生命周期中的潜在作用。

图2.ATF6 或 IRE1α-XBP1 通路有利于 ASFV 在 PAM 中的复制

3.ASFV 感染破坏细胞内 Ca²⁺ 稳态

研究表明，ASFV感染会破坏宿主细胞内的钙离子(Ca²⁺)稳态。研究发现，随着ASFV感染的进展，PAMs中的细胞质Ca²⁺水平逐渐增加，与病毒生长动力学相一致。此外，当感染更高MOI（病毒粒子与宿主细胞的比例）的ASFV时，细胞质中的Ca²⁺水平在24小时后显著升高。这些结果表明，ASFV感染影响了细胞内Ca²⁺的平衡，暗示Ca²⁺信号可能在ASFV复制中起着关键作用。

图3.细胞质 Ca²⁺ 对 ASFV 复制至关重要

4.ASFV 激活的 ATF6 通路导致细胞质 Ca²⁺ 水平升高

研究揭示了ASFV激活的ATF6通路导致细胞质中Ca²⁺水平的增加。实验中，通过在HEK293T细胞中过表达或敲低ATF6，观察到ATF6的过表达能够以剂量依赖性方式增加细胞质中的Ca²⁺水平，而ATF6的敲低则降低了Ca²⁺水平。此外，使用ATF6特异性抑制剂也能减少细胞质中的Ca²⁺水平。这些结果表明，ATF6通路在调节细胞质Ca²⁺水平中起着关键作用，并且这种调节作用对于ASFV的复制至关重要。

图4.ASFV 激活的 ATF6 通路导致细胞质 Ca²⁺ 水平升高

5.IP3R 通道负责 ASFV 感染期间 ER 依赖性 Ca²⁺ 释放

研究表明，在ASFV感染期间，内质网（ER）依赖的钙离子（Ca²⁺）释放是由肌醇三磷酸受体（IP3R）通道负责的。实验中发现，ASFV感染的PAMs中，IP3R通道的抑制显著降低了细胞质Ca²⁺水平，而瑞安诺丁受体（RyR）通道的抑制则没有影响。此外，IP3R通道的抑制剂2-APB能够抑制ASFV复制，而RyR通道的抑制剂Dantrolene（Dan）对ASFV复制没有影响。这些结果表明，IP3R通道在ASFV感染引起的ER Ca²⁺释放和病毒复制中起着关键作用。

图5.IP3R 通道负责 ER 依赖性的 Ca²⁺ 释放

6.ASFV B117L 蛋白 (pB117L) 参与调节细胞质 Ca²⁺ 水平

研究发现，ASFV的B117L蛋白（pB117L）参与了调节细胞质中的钙离子（Ca²⁺）水平。实验结果显示，pB117L能够在转染的HEK293T细胞中以剂量依赖性方式增加细胞质Ca²⁺水平，表明pB117L在调节细胞内Ca²⁺平衡中起着重要作用。此外，通过siRNA敲低B117L的表达能够减少ASFV感染条件下的细胞质Ca²⁺水平，并抑制病毒复制。这些发现揭示了pB117L在ASFV感染过程中通过影响细胞内Ca²⁺水平来促进病毒复制的潜在机制。

图6.ASFV B117L 蛋白 (pB117L) 对细胞质 Ca²⁺ 水平的升高至关重要

7.ASFV 感染可诱导猪内质网应激并激活 UPR 的三个分支

研究表明，ASFV感染不仅在体外培养的细胞中，而且在体内也能诱导内质网（ER）应激，并激活未折叠蛋白反应（UPR）的三个分支。通过对感染ASFV的猪的肺和脾脏组织进行分析，研究发现ASFV感染导致这些组织中ER应激标志物BiP的mRNA和蛋白表达水平显著增加。此外，UPR的三个分支中的关键分子，包括PERK、ATF4、IRE1、XBP1、calreticulin（calr）和calnexin（canx）的转录水平也在ASFV感染的猪体内增加。这些结果证实了ASFV感染在宿主体内能够激活UPR的三个分支，进而影响宿主的免疫反应和病毒的复制。

图7.ASFV 感染也会引起猪内质网应激

图8.ASFV 感染可激活猪的 UPR 通路的三个分支

非洲猪瘟病毒（ASFV）感染能够诱导猪体内内质网（ER）应激，并激活未折叠蛋白反应（UPR）的三个主要分支，这一发现揭示了ASFV在宿主体内的复杂作用机制。研究表明，ASFV感染导致ER应激标志物BiP的表达水平显著上升，同时，UPR的三个分支中的关键分子PERK、ATF4、IRE1、XBP1、calreticulin和calnexin的转录水平也在感染猪的肺和脾脏中增加，这表明ASFV感染对宿主细胞的蛋白质稳态造成了深远影响。

研究进一步发现，ASFV感染激活的UPR分支中，特别是ATF6分支的激活与细胞质中钙离子（Ca2+）水平的增加密切相关。这一过程中，肌醇三磷酸受体（IP3R）通道在ASFV感染引起的ER依赖性Ca2+释放中起到关键作用，而这种Ca2+的调节对于病毒复制至关重要。这些发现为理解ASFV如何在宿主细胞内重塑Ca2+信号网络以促进其复制提供了新的视角。

ASFV的B117L蛋白（pB117L）在调节细胞质Ca2+水平中扮演着重要角色。研究发现，pB117L能够诱导ER应激并激活ATF6途径，进而增加细胞质中的Ca2+水平。此外，pB117L的表达水平下调能够减少ASFV感染条件下的细胞质Ca2+水平，并抑制病毒复制，这进一步证实了pB117L在ASFV感染和致病机制中的关键作用，为未来针对ASFV的抗病毒策略提供了潜在的靶点。

源论文链接： https://doi.org/10.1080/22221751.2024.2399945

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