輪狀病毒拮抗宿主先天性免疫機(jī)制研究進(jìn)展

劉陽(yáng)陽(yáng)，冉旭華，聞曉波

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輪狀病毒拮抗宿主先天性免疫機(jī)制研究進(jìn)展

劉陽(yáng)陽(yáng)，冉旭華，聞曉波

輪狀病毒(Rotavirus，RV)是世界范圍內(nèi)引起嬰幼兒和多種幼齡動(dòng)物嚴(yán)重腸胃炎的主要病原之一，全世界每年有近50萬(wàn)嬰幼兒因感染輪狀病毒而死亡。輪狀病毒對(duì)IFN介導(dǎo)的抗病毒效應(yīng)敏感，因此，為了拮抗宿主先天性免疫，輪狀病毒非結(jié)構(gòu)蛋白1(NSP1)通過(guò)作用于IFN表達(dá)通路的多個(gè)成分，如IFN調(diào)節(jié)因子家族(IRFs)，轉(zhuǎn)錄因子NF-κB，細(xì)胞胞質(zhì)模式識(shí)別受體RIG-I等來(lái)拮抗宿主先天性免疫。此外輪狀病毒NSP2、VP2、VP3和NSP4蛋白也發(fā)揮了一定的拮抗作用。本文綜述了輪狀病毒拮抗機(jī)體先天性免疫的相關(guān)機(jī)制，為輪狀病毒的分子生物學(xué)研究和疫苗、治療性藥物的研制提供參考。

輪狀病毒；NSP1；先天性免疫；干擾素

輪狀病毒(Rotavirus，RV)是引起人類及哺乳動(dòng)物、禽類等幼齡動(dòng)物嚴(yán)重脫水性腸胃炎的主要病原體之一。以人輪狀病毒為例，在全球范圍內(nèi)，每年有超過(guò)50萬(wàn)嬰幼兒因RV感染而死亡[1]，85%的病例發(fā)生于發(fā)展中和欠發(fā)達(dá)國(guó)家和地區(qū)。RV感染廣泛，與種族和經(jīng)濟(jì)狀況無(wú)關(guān)，主要經(jīng)糞-口途徑傳播，也可通過(guò)直接傳播或污染物間接傳播[2]。研究表明衛(wèi)生條件的改善對(duì)病毒的傳播沒(méi)有太大的影響，并不能降低發(fā)病率和阻止病毒的傳播。1969年，Mebus最早從犢牛中發(fā)現(xiàn)RV；1973年，澳大利亞科學(xué)家Bishop首次報(bào)道了該病毒與嬰幼兒腹瀉有關(guān)[3]。Thomas在電子顯微鏡下觀察病毒粒子呈輻射車輪狀，故根據(jù)其形態(tài)特征建議將其命名為輪狀病毒，后被國(guó)際病毒分類命名委員會(huì)采納。

RV屬于呼腸孤病毒科、輪狀病毒屬，無(wú)囊膜，3層蛋白衣殼包繞著11節(jié)段的雙鏈核糖核酸(dsRNA)，呈二十面體，直徑約為70 nm。RV編碼6個(gè)結(jié)構(gòu)蛋白(VP1-VP4、VP6、VP7)和6個(gè)非結(jié)構(gòu)蛋白(NSP1-NSP6)，除第11節(jié)段編碼NSP5和NSP6 2個(gè)蛋白外，其它節(jié)段均分別編碼一種蛋白[4]。RV外殼蛋白VP7和VP4分別決定RV的G血清型和P血清型。根據(jù)RV的中間層衣殼蛋白VP6的抗原特異性差異，可將至今已發(fā)現(xiàn)的RV分為至少A～H 8個(gè)群[5]。目前尚無(wú)有效的抗RV藥物，WHO呼吁將RV疫苗的研制列為優(yōu)先發(fā)展項(xiàng)目之一，以此期望降低RV感染所導(dǎo)致的嬰幼兒死亡。闡明RV的致病機(jī)制將有助于疫苗研發(fā)和抗病藥物的創(chuàng)制。

干擾素(IFN)在先天性免疫應(yīng)答中起到關(guān)鍵性的作用，是機(jī)體抵抗病毒感染的第一道防線。I型IFN是先天性免疫過(guò)程中主要的細(xì)胞因子。RV在與宿主長(zhǎng)期的斗爭(zhēng)中，進(jìn)化出多種機(jī)制來(lái)拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答，包括抑制IFN產(chǎn)生、破壞IFN的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)、調(diào)節(jié)細(xì)胞凋亡、逃避宿主識(shí)別及抑制細(xì)胞自噬等。

1　NSP1與宿主先天性免疫

NSP1是RV拮抗宿主先天性免疫的關(guān)鍵蛋白，是病毒產(chǎn)生的對(duì)抗I型IFN的廣譜拮抗劑，其從功能上分為RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(aa 1～81)、細(xì)胞內(nèi)定位結(jié)構(gòu)域(aa 82～177)和功能結(jié)構(gòu)域(aa 328～C末端)。C端有一個(gè)IRF3(Interferon regulatory factor 3)結(jié)合位點(diǎn)，參與IRF3的降解。RNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域中N端附近還有一個(gè)高度保守的鋅指結(jié)構(gòu)域(RING，aa 42～79)，其可以與RV的dsRNA結(jié)合，推測(cè)具有E3泛素連接酶活性，可誘導(dǎo)IRFs和β-TrCP蛋白(β-transducin repeat containing protein)泛素化而被降解。細(xì)胞內(nèi)定位結(jié)構(gòu)域決定了NSP1蛋白在細(xì)胞骨架中的聚集位置[6]，而功能結(jié)構(gòu)域可與IRF家族結(jié)合[7]。在A群RV中，NSP1是RV中最不保守的，不同毒株間基因片段總長(zhǎng)度以及開放閱讀框的長(zhǎng)度有所不同，推測(cè)不同毒株的NSP1蛋白采用不同的策略來(lái)拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答。

1.1NSP1與細(xì)胞模式識(shí)別受體在哺乳動(dòng)物細(xì)胞中存在多種模式識(shí)別受體(pattern recognition receptors，PRRs)，來(lái)偵測(cè)病原相關(guān)分子模式(PAMPs)，如位于細(xì)胞表面的Toll樣受體(Toll like receptors，TLRs)、位于細(xì)胞質(zhì)的如視黃酸誘導(dǎo)基因I樣受體(retinoic acid-inducible gene I(RIG-I)-like receptors，RLRs)、核苷酸結(jié)合寡聚化結(jié)構(gòu)域樣受體(nucleotide-binding oligomerization domain(NOD)-like receptors，NLRs)、DEXDc螺旋酶受體(DLRs)及DNA模式識(shí)別分子-DAI(DNA-dependent activator of interferon-regulatory factors)等。PAMP-PRR相互作用可激活信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)復(fù)合物，誘導(dǎo)IFN表達(dá)和感染細(xì)胞內(nèi)早期抗病毒因子的分泌，IFN結(jié)合感染細(xì)胞自身或鄰近未感染細(xì)胞的IFN受體從而激活自分泌或旁分泌信號(hào)機(jī)制，并最終激活JAK-STAT途徑，導(dǎo)致大量ISG表達(dá)，激活宿主的抗病毒先天性免疫應(yīng)答。以RIG-I為例，RIG-I可識(shí)別病毒基因組的5′-三磷酸基團(tuán)或負(fù)鏈ssRNA病毒的轉(zhuǎn)錄本。另外，5′端三磷酸化的ssRNA(5′-ppp-ssRNA)可作為RIG-I的配體，5′-ppp-RNA加帽或經(jīng)核苷酸修飾后，則不能被RIG-I識(shí)別。這是RIG-I識(shí)別宿主細(xì)胞自身RNA和病毒RNA的重要機(jī)制。RIG-I與病毒PAMP結(jié)合后激活下游IFN-β啟動(dòng)刺激因子1(IPS-1，也稱作MAVS)，可以激活I(lǐng)KKε/TBK1、IKKα/IKKβ和IKKγ(IKK為IκBs激酶，使IκBs磷酸化后被E3泛素連接酶SCFβ-TrCP降解)，活化IRF3和IRF7，降解IκBs(IκBs為NF-κB結(jié)合抑制蛋白)，使IRF3、IRF7和NF-κB活化并組裝入核，從而激活轉(zhuǎn)錄因子2 (ATF-2)/c-Jun，最終促進(jìn)IFN-α/β基因的轉(zhuǎn)錄，發(fā)揮先天性免疫功能[8]。RIG-I的缺失將大大降低IFN-β的產(chǎn)量[9]，損害宿主免疫應(yīng)答。Qin等通過(guò)RV OSU和SA-11株的研究發(fā)現(xiàn)，RV NSP1蛋白能夠與RIG-I相互作用并介導(dǎo)RIG-I的降解，進(jìn)而抑制IFN的生成，起到拮抗先天性免疫的作用[10]。這一機(jī)制與NSP1的IRF3結(jié)合功能無(wú)關(guān)，但NSP1是直接與RIG-I結(jié)合，還是借助于其它因子來(lái)實(shí)現(xiàn)這一功能尚不清楚。MyD88是宿主先天性免疫的一個(gè)重要的信號(hào)分子，其能夠介導(dǎo)除TLR3外的所有TLRs信號(hào)分子，如介導(dǎo)TLR7信號(hào)通路誘導(dǎo)I型IFN表達(dá)，產(chǎn)生先天性免疫應(yīng)答，對(duì)抗RV感染[11]。TLR3與病毒結(jié)合后也能通過(guò)IKKε/TBK1使IRF3和IRF7磷酸化而激活I(lǐng)型IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；TLR5和NOD-like receptor C4 (NLRC4)在細(xì)菌鞭毛蛋白刺激下能夠介導(dǎo)白細(xì)胞介素22(the cytokine interleukin-22，IL-22)和IL-18的分泌表達(dá)，從而對(duì)抗RV感染[12]，但RV是否已經(jīng)進(jìn)化出直接作用于TLRs受體而拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答的功能目前尚無(wú)報(bào)道，而對(duì)其它細(xì)胞模式受體也有待進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)。

1.2NSP1與IRFs轉(zhuǎn)錄因子中的干擾素調(diào)節(jié)因子家族(Interferon regulatory factors，IRFs)在病毒感染后對(duì)激活先天性免疫和適應(yīng)性免疫應(yīng)答具有重要作用，包括IRF1-IRF9共9個(gè)成員。所有IRF蛋白N末端有一個(gè)共同的DNA結(jié)合結(jié)構(gòu)域(DNA-binding domain，DBD)，而且IRF3、IRF5和IRF7的C近端有一個(gè)相似的IRF相關(guān)結(jié)構(gòu)域(IRF association domain，IAD)來(lái)介導(dǎo)IRF的二聚化。而在C末端有一個(gè)自抑制結(jié)構(gòu)域(autoinhibitory domain，ID)與IAD相互作用，使IRF處于抑制狀態(tài)。ID的絲氨酸/蘇氨酸殘基磷酸化對(duì)IAD產(chǎn)生斥力而脫離，有助于IRF二聚化和隨后的核轉(zhuǎn)移。IRF3、IRF5和IRF7對(duì)I型IFN和干擾素刺激基因(IFN-stimulated gene，ISG)的表達(dá)尤其重要。IRF3、NF-κB和ATF2/c-Jun存在于細(xì)胞質(zhì)中并在病毒感染后被激活；IRF3入核促進(jìn)ISG的轉(zhuǎn)錄，從而促進(jìn)IFN-β的產(chǎn)生；活化的NF-κB轉(zhuǎn)位到核內(nèi)與與其相關(guān)的DNA基序結(jié)合以誘導(dǎo)靶基因的轉(zhuǎn)錄，促進(jìn)包括IFN在內(nèi)的炎性細(xì)胞因子的轉(zhuǎn)錄翻譯，產(chǎn)生抗病毒作用。而感染病毒的細(xì)胞分泌的IFN-β與未感染病毒的細(xì)胞表面的I型IFN受體結(jié)合并激活JAK-STAT路徑，誘導(dǎo)干擾素刺激基因因子3(ISGF3，由STAT1、STAT2和IRF9構(gòu)成的異源三聚體)的表達(dá)；還可以誘導(dǎo)IRF7的激活，而IRF7為I型IFN產(chǎn)生的主要調(diào)節(jié)因子，IRF3與IRF7形成異源二聚體入核并促進(jìn)IFN-α及大量ISGs的轉(zhuǎn)錄，誘導(dǎo)先天性免疫應(yīng)答[13]。而IRF家族的其他成員，如IRF5能夠上調(diào)I型IFN的表達(dá)，促進(jìn)炎性細(xì)胞因子的表達(dá)，且在病毒感染后起引發(fā)細(xì)胞凋亡的作用，對(duì)宿主建立抗病毒免疫狀態(tài)具有重要作用。Graff等對(duì)牛RV B641株的研究表明，在感染的早期階段，其NSP1的鋅指結(jié)構(gòu)能夠靶向結(jié)合IRF3[14]，并誘導(dǎo)蛋白酶介導(dǎo)的IRF3的降解，從而抑制IFN-β的產(chǎn)生，起到拮抗先天性免疫的作用；而對(duì)豬RV OSU株的研究顯示其也可以抑制IFN-β的表達(dá)，但其完整NSP1蛋白僅與IRF3有較弱的相互作用[15-16]，提示不同種屬不同毒株間的RV NSP1拮抗宿主先天性免疫的機(jī)制可能有所差異。Barro等對(duì)RV UK株、BRV和SA11-4F、SA11-5S、SA11-30-19和SA11-30-1A毒株的研究顯示，NSP1還可以介導(dǎo)IRF5和IRF7的降解，從而抑制I型IFN的產(chǎn)生，拮抗宿主先天性免疫[17]。Arnold等的研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)RV SA11-4F毒株NSP1可以特異結(jié)合具有IAD區(qū)域的IRF3-IRF9，介導(dǎo)蛋白酶體依賴的IRFs的降解，從多方面抑制宿主先天性免疫應(yīng)答[18]。研究發(fā)現(xiàn)人RVs主要通過(guò)NSP1誘導(dǎo)IRF5和IRF7的降解來(lái)抑制IFN-β的產(chǎn)生，而動(dòng)物RVs可通過(guò)介導(dǎo)IRF3、IRF5和IRF7降解等多種途徑來(lái)抑制I型IFN的產(chǎn)生[19]，表明RVs已進(jìn)化出多種機(jī)制拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答。

1.3NSP1與β-TrCP蛋白多亞基E3泛素連接酶復(fù)合體Skp1/Cul1/F-box中F-box上的底物結(jié)合蛋白β-TrCP可與NF-κB抑制蛋白IκB的α亞基結(jié)合并使其降解，而IκB-α為NF-κB的結(jié)合抑制蛋白，因此通過(guò)β-TrCP蛋白通路可激活NF-κB，促進(jìn)I型IFN產(chǎn)生，引發(fā)宿主先天性免疫應(yīng)答。Ettayebi等對(duì)豬RV OSU株和牛RV A5-16株的研究發(fā)現(xiàn)，NSP1可以降解β-TrCP，阻止其降解IκB-α，從而抑制NF-κB的激活，減少I型IFN等細(xì)胞因子的產(chǎn)生，進(jìn)而拮抗宿主先天性免疫[20-21]。Fiore等對(duì)人RV Wa、K8、DS-1、B37和豬RV CRW-8毒株的研究也得到了相似的結(jié)果，RV通過(guò)NSP1降解β-TrCP，抑制了NF-κB的活化，進(jìn)而拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答[22]。Graff等人的研究表明某些RV毒株的NSP1蛋白具有多重功能，能同時(shí)降解IRF3和β-TrCP[20]。此前其它任何病毒都沒(méi)有靶向作用于胞內(nèi)E3泛素連接酶F-box蛋白并使其降解而拮抗宿主IFN應(yīng)答的報(bào)道，這為病毒與宿主細(xì)胞相互作用的機(jī)理研究提供了一個(gè)研究方向。

1.4NSP1與STAT家族信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄因子(STAT)家族包括7個(gè)成員：STAT1-4、STAT5A、STAT5B以及STAT6，其能夠通過(guò)相對(duì)簡(jiǎn)單的信號(hào)通路把許多細(xì)胞因子的信號(hào)從細(xì)胞膜受體傳導(dǎo)到細(xì)胞核內(nèi)，調(diào)控細(xì)胞生長(zhǎng)、分化、凋亡、胚胎發(fā)育、器官發(fā)生和免疫應(yīng)答等多種重要的生物學(xué)進(jìn)程。STAT1主要具有抗感染及抑制細(xì)胞增殖的作用，參與調(diào)節(jié)免疫系統(tǒng)、細(xì)胞分化、腫瘤抑制、抑制細(xì)胞生長(zhǎng)以及促進(jìn)細(xì)胞凋亡等生理過(guò)程。STAT1能夠被IFN-γ/α激活，與STAT2形成二聚體，由核質(zhì)轉(zhuǎn)運(yùn)受體蛋白(importin-α)介導(dǎo)入核，誘導(dǎo)ISG的表達(dá)，產(chǎn)生級(jí)聯(lián)放大作用，促進(jìn)更多IFN的產(chǎn)生。Gavan Holloway等對(duì)RRV、SA11、Wa和UK株的研究發(fā)現(xiàn)，在病毒感染早期NSP1雖然不阻斷IFN介導(dǎo)的STAT1的活化，但可能通過(guò)降解importin-α，抑制STAT1和STAT2核轉(zhuǎn)位、核聚集等機(jī)制阻斷IFN下游信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路，從而拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答[23-24]。研究顯示某些A群RV對(duì)STAT核轉(zhuǎn)移的抑制能力是高度保守的。這些發(fā)現(xiàn)表明RV可能進(jìn)化出通過(guò)抑制IFN誘導(dǎo)的STAT信號(hào)傳導(dǎo)通路而拮抗宿主先天性免疫的新機(jī)制。另外STAT需要與DNA結(jié)合而避免從核內(nèi)轉(zhuǎn)移到核外，研究顯示RV并沒(méi)有通過(guò)干擾STAT與DNA在核內(nèi)的結(jié)合而促進(jìn)STAT向核外轉(zhuǎn)移的功能，而是依賴抑制STAT向核內(nèi)轉(zhuǎn)運(yùn)的功能。但研究顯示NSP1蛋白的C端前47 aa對(duì)抑制STAT1/2的核轉(zhuǎn)移是非必需的，且12個(gè)恒河猴RV毒株對(duì)STAT核轉(zhuǎn)移也無(wú)抑制作用[24]。因此對(duì)RV通過(guò)抑制STAT1/2核轉(zhuǎn)運(yùn)拮抗宿主先天性免疫的具體分子作用機(jī)制和毒株特異性還有待進(jìn)一步研究。

1.5NSP1與TRAF腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子(TRAFs)作為腫瘤壞死因子超家族的適配分子，在被腫瘤壞死因子(TNF-α)激活后，可活化NF-κB激酶(NIK)，NIK再激活I(lǐng)κBs激酶(IKKα/β)，與E3泛素連接酶共同作用降解NF-κB結(jié)合抑制蛋白IκBs，通過(guò)非經(jīng)典途徑調(diào)節(jié)下游信號(hào)分子NF-κB和激活子蛋白1(AP-1)的激活，誘導(dǎo)宿主免疫應(yīng)答，在炎癥反應(yīng)、細(xì)胞程序性死亡和IFN應(yīng)答中起到關(guān)鍵性作用。Bagchi等對(duì)牛RV野生型A5-13株和NSP1突變型A5-16株的分析顯示，NSP1蛋白能通過(guò)降解腫瘤壞死因子受體相關(guān)因子2(TRAF2)，抑制NF-κB通過(guò)非經(jīng)典途徑的活化，進(jìn)而抑制IFN的產(chǎn)生，調(diào)節(jié)炎性細(xì)胞因子的產(chǎn)生，促進(jìn)病毒的增殖，逃避宿主先天性免疫反應(yīng)。其中NSP1-C端部分與TRAF2結(jié)合，推測(cè)NSP1-N端結(jié)構(gòu)域具有E3泛素連接酶活性，通過(guò)蛋白酶體介導(dǎo)的方式來(lái)降解TRAF2；而且研究證實(shí)NSP1-C端或NSP1-N端單獨(dú)存在均不能降解TRAF2，其功能的發(fā)揮必須依賴于完整的NSP1蛋白[25]。其它一些RV毒株，如SA-11和OSU毒株的NSP1蛋白也可以誘導(dǎo)TRAF2的降解。除RV外的某些病毒，如EB病毒(epstein-barr virus，EBV)、丙型肝炎病毒(hepatitis C virus，HCV)也發(fā)現(xiàn)了類似的功能[26-27]，推測(cè)這可能是RV毒株共同具有的拮抗宿主先天性免疫的一種機(jī)制。

1.6NSP1與細(xì)胞凋亡細(xì)胞感染病毒后，細(xì)胞通過(guò)早期細(xì)胞凋亡來(lái)抑制病毒的復(fù)制及傳播。在RV感染宿主細(xì)胞的早期(約2～8 h)，RV NSP1蛋白能夠活化磷脂酰肌醇3-激酶(phosphatidylinositol-3 kinase，PI3K)及下游蛋白激酶B(PI3K/Akt)介導(dǎo)的抗凋亡信號(hào)通路，進(jìn)而激活NF-κB，激活細(xì)胞的存活通路來(lái)抑制感染細(xì)胞的過(guò)早凋亡，保證病毒完成復(fù)制周期，這也是RV拮抗先天性免疫的策略之一[28-29]。在RIG-I和IRF3通路中激活PI3K能促進(jìn)IRF3磷酸化和IFN的產(chǎn)生，但RV感染的細(xì)胞并未觀察到此現(xiàn)象?？赡苁怯捎贜SP1抑制IFN產(chǎn)生的多重功能抵消了這一作用。Bhowmick等對(duì)RV SA-11、A5-16毒株的研究發(fā)現(xiàn)，NSP1蛋白還能在感染早期(2～14 h)通過(guò)與p53蛋白的DNA結(jié)合域作用使其泛素化，并通過(guò)蛋白酶體介導(dǎo)的方式降解p53蛋白，抑制下游凋亡基因PUMA和Bax，從而抑制細(xì)胞凋亡，且此功能獨(dú)立于其對(duì)IFN和PI3K/AKT途徑的調(diào)節(jié)功能；而在感染后期，病毒需要傳播擴(kuò)散時(shí)，NSP1蛋白對(duì)p53的作用減弱，導(dǎo)致p53水平升高，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡[30]。但現(xiàn)有研究尚未闡明NSP1蛋白通過(guò)何種機(jī)制來(lái)完成此類轉(zhuǎn)換。

2　VP3與OAS/RNase L通路

2′-5′寡聚腺苷酸合成酶(2′-5′-oligoadenylate synthetase，OAS)是存在于細(xì)胞質(zhì)內(nèi)，由IFN誘導(dǎo)產(chǎn)生的一種抗病毒蛋白。病毒dsRNA能夠激活OAS，促進(jìn)2′-5′寡聚腺苷酸產(chǎn)生，而2′-5′寡聚腺苷酸是核糖核酸酶L(RNase L)的激活劑；RNase L則降解病毒和細(xì)胞RNAs而限制病毒的復(fù)制傳播。Liliana等對(duì)RRV的最新研究發(fā)現(xiàn)，在病毒侵入細(xì)胞早期，病毒粒子與細(xì)胞相互作用抑制RNase L的活化；之后，當(dāng)病毒蛋白合成后，VP3的C端結(jié)構(gòu)域(carboxy-terminal domain，CTD)具有2′-5′-磷酸二酯酶活性，其能夠降解2′-5′寡腺苷酸，抑制RNase L的活化產(chǎn)生，延遲宿主細(xì)胞OAS/RNase L通路的抗病毒作用，拮抗宿主先天性免疫應(yīng)答[31]，保證病毒的復(fù)制。VP3蛋白具有加帽酶活性，可以在RV RNA上添加甲基化的帽子，使得細(xì)胞mRNA和RV RNA具有相似的5′端結(jié)構(gòu)，且RV RNA 3′端存在高度保守的poly(A)結(jié)構(gòu)[32]，從而逃避宿主細(xì)胞模式識(shí)別受體RIG-I等的識(shí)別，起到拮抗宿主先天性免疫的作用[33]。

3　NSP2/VP2與病毒RNA自我隔離

RNA病毒在復(fù)制過(guò)程中產(chǎn)生新的病毒RNA和復(fù)制中間體能夠激活宿主IFN信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)，但病毒會(huì)利用RNA結(jié)合蛋白將RNA包裝入子代病毒衣殼或?qū)NA轉(zhuǎn)運(yùn)到胞質(zhì)內(nèi)特定病毒質(zhì)(viroplasms)內(nèi)來(lái)隔絕病毒RNA，以此避免宿主細(xì)胞PRRs的識(shí)別，起到逃避宿主抗病毒免疫應(yīng)答的目的。RV的dsRNA是在胞質(zhì)的病毒質(zhì)中進(jìn)行包裝和復(fù)制的。通過(guò)siRNA的研究表明，病毒質(zhì)中的RNA可以免受RNAi的降解[34]。推測(cè)是由于RV NSP2和VP2蛋白與病毒RNA結(jié)合起到了保護(hù)作用[35]，而RV的其它RNA結(jié)合蛋白雖然對(duì)病毒RNA的親和力較弱，但也可能對(duì)病毒RNA的隔離起到一定幫助作用；再加上VP3蛋白可以在RNA上添加甲基化的帽子，NSP3對(duì)宿主RNA的干擾[36]，使RV逃避了RIG-I和MDA5對(duì)病毒RNA的識(shí)別，延后了宿主的先天性免疫應(yīng)答?，F(xiàn)有數(shù)據(jù)表明，RV dsRNA是一邊合成一邊包裝入病毒核心中的，避免裸露dsRNA的產(chǎn)生，這種復(fù)制策略也干擾了宿主PRRs對(duì)病毒RNA的識(shí)別，進(jìn)而逃避宿主的先天性免疫應(yīng)答。

4　NSP4與細(xì)胞自噬

作為先天性免疫的一部分，細(xì)胞自噬能夠直接吞噬、清除胞內(nèi)病原微生物。RV具有腸毒素等多功效的NSP4蛋白能與細(xì)胞LC3自噬相關(guān)蛋白發(fā)生融合，抑制細(xì)胞自噬[37]；在感染RV的細(xì)胞中通過(guò)siRNA抑制NSP4表達(dá)從而影響了病毒質(zhì)的形成，而病毒質(zhì)的形成對(duì)RV拮抗先天性免疫能起到一定的作用。當(dāng)然，其具體作用機(jī)制還有待進(jìn)一步研究。

5　結(jié)　語(yǔ)

近年來(lái)對(duì)病毒如何逃脫宿主免疫反應(yīng)的相關(guān)機(jī)制研究越來(lái)越受到重視，因?yàn)檎莆掌渥饔脵C(jī)制具有基于弱化病毒相關(guān)逃避策略研制弱毒疫苗的潛在價(jià)值，研制靶向作用于免疫系統(tǒng)的特效抗病毒藥物的價(jià)值。RV作為一種人獸共患病，尤其對(duì)嬰幼兒和幼畜危害嚴(yán)重，因此對(duì)其如何拮抗宿主先天性免疫機(jī)制的深入研究具有重要意義。RV NSP1蛋白作為拮抗宿主先天性免疫的關(guān)鍵蛋白，通過(guò)調(diào)節(jié)IRFs、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)和轉(zhuǎn)錄激活因子、腫瘤壞死因子相關(guān)受體因子和β-TrCP蛋白等抑制宿主IFN的信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)通路；在細(xì)胞質(zhì)中抑制能夠特異識(shí)別病毒dsRNA的胞質(zhì)模式識(shí)別受體RIG-I，逃避宿主先天性免疫，而其對(duì)細(xì)胞中其它的PRRs是否具有拮抗作用還有待進(jìn)一步研究；在感染早期NSP1能夠促進(jìn)NF-κB的激活和抑制腫瘤抑制蛋白p53以延緩感染細(xì)胞的凋亡，以利于病毒復(fù)制擴(kuò)增；而在感染后期，則抑制NF-κB等轉(zhuǎn)錄因子的活化和減弱對(duì)p53的抑制，誘導(dǎo)細(xì)胞凋亡，利于病毒傳播擴(kuò)散。如果能夠開發(fā)可以特異性阻斷NSP1蛋白與其靶蛋白相互作用的藥物，可以在一定程度上抑制病毒的復(fù)制。NSP2/VP2能夠與病毒新生RNA結(jié)合以阻斷細(xì)胞受體的識(shí)別而逃避抗病毒免疫應(yīng)答；而VP3蛋白通過(guò)給病毒RNA 5′端加帽活化使其逃避宿主免疫識(shí)別，通過(guò)抑制細(xì)胞OAS/RNase L通路保證病毒RNA的復(fù)制，延后宿主先天性免疫應(yīng)答。NSP4蛋白則通過(guò)抑制細(xì)胞自噬，促進(jìn)病毒粒子復(fù)制和病毒質(zhì)的形成而發(fā)揮作用，對(duì)其進(jìn)一步的研究將有助于今后RV抵抗自噬的機(jī)理發(fā)展和針對(duì)性的藥物開發(fā)來(lái)提高機(jī)體的抗病毒能力。通過(guò)以上發(fā)現(xiàn)的機(jī)制的綜合作用，RV逃避了宿主的免疫識(shí)別而在宿主細(xì)胞內(nèi)生存、復(fù)制和擴(kuò)散，對(duì)機(jī)體產(chǎn)生致病力。而RV其它蛋白是否對(duì)拮抗宿主免疫具有潛在作用還有待進(jìn)一步研究。通過(guò)對(duì)RV拮抗宿主先天性免疫的機(jī)理研究，對(duì)于以后疫苗或免疫佐劑的研究提供了一個(gè)方向，為更好地防控RV感染和傳播，也為研制抗RV的臨床藥物及策略提供理論基礎(chǔ)。

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Mechanisms of rotaviruses to evade the host innate immunity

LIU Yang-yang, RAN Xu-hua, WEN Xiao-bo

(CollegeofAnimalScienceandVeterinaryMedicine,HeilongjiangBayiAgriculturalUniversity,Daqing163319,China)

Rotavirus (RV) is one of the leading pathogens, resulting in severe gastroenteritis in infants and young animals worldwide annually. There are estimated half of million death in infants and young children due to rotavirus infection every year all over the world. Rotaviruses are sensitive to interferon (IFN)-mediated antiviral effects. To counteract these effects, rotavirus encodes a nonstructural protein (NSP1), which induces the degradation of proteins involved in regulating IFN expression by interaction with such like IFN regulatory factor family (IRFs), transcription factor NF-κB and pattern recognition receptor RIG-I and so on. In addition, NSP2, VP2, VP3 and NSP4 protein also play a certain role in antagonizing IFN response. In this review, we mainly focuses on how the rotaviruses evade innate immune defense response during infection in an attempt to take the light on the development of rotavirus vaccines and therapeutic reagents.

rotavirus; NSP1; innate immunity; interferon

Supported by the National Natural Science Foundation of China (No. 31201909), the National Science Foundation for Post-doctoral Scientists of Heilongjiang Province of China (No. LBH-Q13134) and the Natural Science Foundation of Heilongjiang Province of China (Nos. QC2013C028, C2015042)

Wen Xiao-bo, Email: wenxiaobo1977@163.com

聞曉波, Email:wenxiaobo1977@163.com

黑龍江八一農(nóng)墾大學(xué)動(dòng)物科技學(xué)院，大慶163319

S858.23

A

1002-2694(2016)07-0659-06

2015-10-30；

2016-04-26

DOI：10.3969/j.issn.1002-2694.2016.07.014

國(guó)家自然科學(xué)青年基金項(xiàng)目(No.31201909)；黑龍江博士后科研啟動(dòng)資助項(xiàng)目(No.LBH-Q13134)；黑龍江省自然科學(xué)基金(No.QC2013C028, C2015042)