TRIM21 抑制了 PRV（猪瘟病毒）的感染，并在感染过程中下调了 IFN-α、IL-6 和 TNF-α 的表达水平

《Microbial Pathogenesis》：TRIM21 inhibited PRV infection and downregulated IFN-α, IL-6, and TNF-α during the infection

　　

张国清|董梦珍|李培恒|黄静松|尹荣兰|吕新茹|杨琳|任林珠

吉林大学动物科学学院，长春，中国

摘要

伪狂犬病病毒（PRV）是一种嗜神经的α-疱疹病毒，它会在猪的外周神经系统中建立潜伏感染，给全球养猪业造成严重的经济损失。尽管传统疫苗能有效控制经典的PRV株，但新兴的重组变种经常能够逃避疫苗介导的免疫，导致疫情反复爆发。在这项研究中，我们探讨了含有三部分结构基序的蛋白质21（TRIM21）在PRV复制、干扰素产生和促炎细胞因子表达中的调控作用。研究结果表明，TRIM21的表达与PRV复制呈负相关，其RING和PRY/SPRY结构域对于抗病毒活性是不可或缺的。机制上，TRIM21通过其RING和PRY/SPRY结构域靶向PRV的即早期蛋白180（IE180）——PRV唯一的即早期基因产物，从而降解该病毒蛋白，进而调节病毒的转录激活。此外，TRIM21通过RING和PRY/SPRY结构域下调IFN-α的表达，并主要通过PRY/SPRY结构域抑制IL-6和TNF-α的产生。总体而言，这些发现揭示了TRIM21在PRV感染过程中具有双重作用：它通过降解IE180来限制PRV复制，同时减弱宿主的抗病毒干扰素和促炎反应。

引言

伪狂犬病病毒（PRV）属于α-疱疹病毒亚科中的水痘病毒属，其基因组为约143千碱基的对称线性DNA，编码超过70种病毒蛋白[1]。作为一种嗜神经病原体，PRV会导致猪的繁殖失败、生长迟缓、脑炎以及致命的中枢神经系统疾病，新生仔猪的死亡率接近100%[1]。PRV还会在感染动物的外周神经系统中建立终身潜伏感染，这使得根除计划变得复杂，并给全球养猪业带来持续的经济负担[2]。

虽然基于Bartha-K61的减毒活疫苗长期以来一直用于PRV的控制，但不断出现的重组PRV变种可以绕过疫苗诱导的保护作用，导致PRV疫情的频繁再现[[3], [4], [5], [6], [7], [8]]。因此，识别和表征能够对抗PRV感染的宿主限制因子对于开发新的抗病毒策略至关重要。

含有三部分结构基序（TRIM）的蛋白质是一大类存在于多细胞生物中的E3泛素连接酶[9,10]。大多数TRIM蛋白质具有一个保守的N端结构，包括一个RING（Really Interesting New Gene）结构域、一个或两个B-BOX结构域以及一个卷曲螺旋（CC）结构域。RING结构域是一个锌指结构，赋予E3泛素连接酶活性[[10], [11], [12]]。B-BOX结构域介导TRIM复合物的同源或异源寡聚化及亚细胞定位[[10], [11], [12]]。C端的PRY/SPRY结构域负责与目标蛋白质或RNA的特异性相互作用[10,13]。

TRIM21（也称为Ro52）最初被鉴定为自身免疫疾病患者的自身抗原[14]。后续研究表明，TRIM21直接与病毒或宿主蛋白质相互作用以调节病毒感染[9]。值得注意的是，TRIM21在不同病毒感染过程中对先天免疫反应具有不同的调控作用，有时作为负调节因子，有时作为正调节因子[9]。Kong等人发现PRV的UL48蛋白会降解STING1蛋白，而PRV的US2蛋白则通过TRIM21介导的K48泛素化促进STING蛋白的降解[15,16]。我们之前的研究发现，猪TRIM21与其他19个物种的TRIM21高度保守[9]。它可以通过其SPRY/PRY结构域与PRV的UL41蛋白结合，通过K48泛素-蛋白酶体途径降解UL41[17]。此外，猪TRIM21可以增强猪圆环病毒2（PCV2）的感染并抑制宿主的免疫反应，但会抑制PCV2诱导的细胞凋亡[18]。TRIM21还充当细胞质高亲和力抗体的Fc受体，与抗体-病毒复合物结合，并刺激间接的抗体依赖性细胞内中和（ADIN）[9,19,20]。这些结果表明，TRIM21是一个具有广泛抗病毒活性的关键宿主因子。然而，TRIM21是否通过IE180来调节PRV复制和先天免疫仍不清楚。

在这项研究中，我们系统地评估了TRIM21过表达、敲除及其结构域缺失对PRV感染的影响。进一步探讨了TRIM21在PRV感染期间对干扰素和促炎细胞因子产生的调控作用，旨在阐明TRIM21在宿主-PRV相互作用中的功能机制。

章节片段

细胞与病毒

猪肾上皮细胞（PK-15）、人胚胎肾（HEK-293T）细胞以及PRV分离株之前已保存在我们的实验室[21]。细胞在含有5%（PK-15）或10%（HEK-293T）胎牛血清（FBS，Clark Bioscience，美国）的Dulbecco改良Eagle培养基（DMEM，HyClone，美国）中培养，并在37°C和5% CO₂的条件下于湿润培养箱中维持。

质粒构建

构建了质粒pIRES2-EGFP、pIRES2-EGFP-TRIM21（TRIM21-OE）、pX330或pX330-TRIM21-gRNA（TRIM21-KO）

PRV感染期间TRIM21的表达上调

为了检测TRIM21是否参与PRV感染，将PK-15细胞感染PRV 0小时、12小时、18小时和24小时，然后通过RT-qPCR和Western blotting检测TRIM21的表达。与假感染细胞相比，TRIM21的mRNA和蛋白质水平在感染后12小时、18小时和24小时显著上调（图1）。TRIM21的表达在感染后12小时达到峰值，在18小时和24小时略有下降。这些结果表明，TRIM21在PRV感染过程中被动态诱导，并可能参与宿主-PRV的相互作用

讨论

PRV已经进化出多种策略来逃避宿主的先天免疫并建立生产性或潜伏性感染[1]。在这项研究中，我们发现PRV感染显著上调了PK-15细胞中的TRIM21表达。功能实验表明，TRIM21过表达会抑制PRV复制，而TRIM21缺乏则会促进病毒增殖，这表明TRIM21是抵抗PRV的关键宿主限制因子。众所周知，当TRIM21与病毒蛋白相互作用时

结论

总之，我们的研究表明，PRV感染诱导了TRIM21的表达，进而通过靶向并降解即早期转录激活因子IE180来限制PRV复制。同时，TRIM21通过RING和PRY/SPRY结构域下调IFN-α，并主要通过PRY/SPRY结构域抑制IL-6/TNF-α。因此，TRIM21在PRV感染过程中发挥了双重调控作用：它限制了病毒的传播，但减弱了宿主的先天抗病毒反应。这些发现进一步

伦理批准和参与同意

不适用。

发表同意

不适用。

资助

不适用。

CRediT作者贡献声明

张国清：数据整理、可视化、撰写——初稿。董梦珍：方法学、可视化。李培恒：正式分析、验证。黄静松：验证。尹荣兰：验证、撰写——初稿。吕新茹：数据整理、正式分析、可视化。杨琳：数据整理、方法学。任林珠：概念构思、资金获取、监督、撰写——审稿与编辑。

利益冲突声明

作者声明没有利益冲突。

致谢

不适用。