IFIT8通过与草鱼(Ctenopharyngodon idella)中的EIF4A相互作用来抑制蛋白质翻译,从而阻止GCRV的复制

时间:2026年4月2日
来源:Developmental & Comparative Immunology

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干扰素调节蛋白8通过直接与eukaryotic initiation factor 4A(EIF4A)相互作用抑制草鱼呼肠孤病毒(GCRV)复制,该蛋白在肌肉中表达最强且感染后表达上调,EIF4A抑制剂验证了其必要性,从而阻断病毒蛋白合成。

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冯浩浩|刘帅|周曼|曹红
中国科学院水生生物研究所,武汉,430072,中国

摘要

干扰素调节蛋白对宿主的抗病毒免疫具有关键作用。虽然已经鉴定出许多干扰素调节蛋白,但其中大多数在抗病毒免疫中的功能和机制仍不清楚。我们的研究表明,含有四肽重复序列的干扰素诱导蛋白8(IFIT8)通过与真核生物起始因子4A(EIF4A)直接相互作用来抑制草鱼呼肠孤病毒(GCRV)的复制。CiIFIT8在所有检测的组织中都广泛表达,尤其在肌肉中表达最强,并且在GCRV感染后其表达量增加。在细胞中过表达CiIFIT8可以减少GCRV的复制。使用EIF4A抑制剂Rocaglamide(Roc-A)验证了CiEIF4A对GCRV复制是必需的。在病毒感染期间,CiIFIT8与CiEIF4A结合,干扰EIF4A介导的蛋白质翻译起始,降低GCRV复制过程中依赖于EIF4A的蛋白质合成,从而抑制病毒复制。总体而言,我们的结果表明IFIT8通过EIF4A发挥其抗病毒作用。

引言

宿主的先天免疫系统负责在病毒感染期间启动早期免疫(Lazarte等人,2019年)。模式识别受体(PRRs),如核苷酸结合寡聚化结构域样受体(NLRs)、Toll样受体(TLRs)或视黄酸诱导基因I(RIG-I)样受体(RLRs),能够识别微生物特有的病原体相关分子模式(PAMPs)(Honda等人,2005年;McGreal等人,2005年;Brown,2006年;Beutler等人,2007年;Hornung和Lat,2010年;Broz和Monack,2013年)。检测到PAMPs后,PRRs会启动信号通路,诱导多种因子(如干扰素)的产生,并驱动数百个干扰素刺激基因(ISGs)的转录调控,使机体进入抗病毒状态(Stark和Darnell,2012年;Liao和Su,2021年)。
IFIT是一种ISG,IFIT家族蛋白都具有一个共同的结构特征——四肽重复序列(TPR)。作为许多蛋白质中的结构基序,TPR可以影响多蛋白复合物的组装以及蛋白质-蛋白质相互作用。该基序包含3-16个串联重复序列,分布在34个氨基酸残基中,不同的TPR基序遍布整个蛋白质序列(Sikorski等人,1990年;Das等人,1998年;D’Andrea和Regan,2003年)。在人类细胞中,通常产生四种类型的IFIT:IFIT1、IFIT2、IFIT3和IFIT5(Chebath等人,1983年;Ulker等人,1987年;Wathelet等人,1986年;Yu等人,1997年;Niikura等人,1997年)。
IFIT在抗病毒先天免疫中起着关键作用。一些IFIT家族成员通过与eIF3翻译起始复合体的亚基结合来降低细胞内依赖帽结构的蛋白质翻译效率(Guo等人,2000年;Terenzi等人,2006年)。某些IFIT可能直接与病毒RNA结合。研究表明,人类IFIT可以通过识别未加帽的5′-ppp结构并从活跃复制的RNA池中分离RNA来作为病毒RNA传感器(Pichlmair等人,2011年)。IFIT还可以与病毒蛋白相互作用。研究显示,IFIT1通过与病毒解旋酶E1结合将其隔离在细胞质中,从而将其从位于细胞核内的复制复合体中分离出来(Terenzi等人,2008年;Saikia等人,2010年)。IFIT也可能对先天免疫产生负面影响。研究表明,人类IFIT1和IFIT2可以与干扰素基因刺激因子(STING)结合并抑制其活性,其中IFIT1会破坏STING与TBK1或MAVS的物理关联(Zhong等人,2008年;Li等人,2009年)。
IFIT基因家族在哺乳动物、两栖动物和鱼类中具有高度保守性(Liu等人,2013年)。与人类相比,鱼类只有IFIT5和少数与IFIT相关的假基因(Daugherty等人,2016年)。鱼类基因组中也含有多个类似IFIT的基因,例如河豚中有一个基因,在三刺鱼(Gasterosteus aculeatus)、斑马鱼(Danio rerio)和青鳉(Oryzias latipes)中发现了十个这样的基因(Gomez等人,2012年)。也有报道指出,在普通鲤鱼(Cyprinus carpio)、大西洋鲑鱼(Salmo salar)、斑点鲶鱼(Ictalurus punctatus)和Nibea albiflora中也存在这些基因(Kolder等人,2016年;Liu等人,2012年;Bela-Ong等人,2020年;Xu等人,2021年)。鱼类IFIT在抗病毒先天免疫中的功能与哺乳动物IFIT相似;例如,半光滑舌鳎鱼的IFIT1可以抑制巨细胞病毒的复制,对抵抗病毒感染至关重要(Long和Sun,2014年)。
在中国,草鱼是一种重要的经济鱼类,但在养殖过程中容易感染多种疾病,导致相当大的经济损失,尤其是由草鱼呼肠孤病毒(GCRV)引起的草鱼出血病(Rangel等人,1999年)。GCRV是一种双链RNA病毒,其基因组包含11个双链RNA片段(Fang等人,2000年;Rao和Su,2015年)。由于草鱼是淡水鱼,性成熟期较长且体型相对较大,因此选择了对GCRV敏感的稀有鲦鱼作为实验物种,以研究GCRV的致病机制及机体对这种病毒的免疫反应(Lin等人,2019年)。在之前的研究中,进行了比较转录组分析,评估了感染GCRV的稀有鲦鱼和斑马鱼的转录组特征,从而鉴定出了IFIT8(Hu等人,2022年)。在本研究中,我们鉴定了草鱼中的IFIT8,并分析了其功能。研究发现,CiIFIT8通过与CiEIF4A相互作用来减少GCRV蛋白的产生,从而限制GCRV的复制,在草鱼的先天抗病毒防御中发挥重要作用。

实验细节

细胞

人类胚胎肾(HEK)293T细胞(美国类型培养收集)在含有10%胎牛血清(FBS,Invitrogen)的DMEM培养基中培养,并在37°C、5% CO2条件下孵育。草鱼卵巢(GCO)和草鱼肾脏(CIK)细胞则在含有10% FBS的199培养基中培养,培养温度为28°C。所有细胞在分析前均确认无支原体污染。

实验用鱼

本实验使用了正常的3个月大的全同胞草鱼和稀有鲦鱼

GCRV感染后IFIT8 mRNA的组织特异性分布和时间表达模式

检测了肝、肠、肌肉、头肾、脾脏、鳃、心脏、大脑和皮肤样本中的GrIFIT8 mRNA表达情况。所有样本中均检测到GrIFIT8转录本;其中,在肌肉中的表达显著上调,在肠道中的表达显著下调(图1A)。因此,GrIFIT8在稀有鲦鱼样本中表现出广泛的表达。
可以测量鳃、心脏、肝脏、脾脏、头肾、肠道、大脑、肌肉和皮肤中的CiIFIT8 mRNA表达。

讨论

IFIT8是IFIT家族的一员,是一种含有四肽重复序列的干扰素诱导蛋白。作为ISGs,IFIT家族基因在抗病毒先天免疫中发挥重要作用。IFIT1和IFIT2通过与EIF3E的相互作用,阻止EIF3与EIF2–GTP–Met-tRNA三元复合物结合。例如,人类IFIT1通过与eIF3翻译起始复合体的亚基结合来抑制丙型肝炎病毒(HCV)的复制,同时降低依赖帽结构的蛋白质翻译效率

CRediT作者贡献声明

冯浩浩:验证、研究、数据整理。刘帅:验证、研究。周曼:验证、资源提供。曹红:撰写初稿、监督、项目管理、资金争取

未引用参考文献

D'Andrea和Regan,2003年;Hornung和Latz,2010年;Liu等人,2013年;Preiss和W Hentze,2003年。

致谢

本工作得到了国家自然科学基金(编号32270532)和四川祖祖河水电开发有限公司基金(编号BL2022/D-77;BL2022/D-82)的支持。我们感谢华中农业大学的苏建国教授提供了草鱼干扰素(CiIFN)的质粒。

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