助力猴痘研究——感染相关因子
近期,猴痘病毒在欧美国家的传播,引起了全世界的广泛关注。世卫组织目前判断本轮猴痘暴发构成的全球公共卫生风险仍属“中等”,但未来随着疫情的流行不排除风险等级上调的可能。值得注意的是,这是猴痘病毒第一次在中非和西非地区以外的多个“非流行国家”传播,并出现了人际传播。
猴痘病毒、牛痘病毒与天花病毒一样,同属于正痘病毒属,临床表现也十分相似。区别在于,猴痘和牛痘病毒感染症状轻微,患者可不经过治疗自己痊愈,天花病毒为烈性传染病,死亡率在30%-80%。
猴痘病毒是目前已知的最大的线性dsDNA病毒之一。电镜下呈长方形,外覆包膜(如图1),可在非洲绿猴肾细胞中培养生长,导致细胞病变。
图1. 痘病毒结构示意图
在病毒的长期演化过程中,猴痘病毒为了对抗宿主免疫系统的清除作用,演化出一组特有的针对靶细胞抗病毒信号而起作用的蛋白,这些蛋白统称为宿主范围因子(Host range factor, Hrf),编码他们的基因则称之为宿主范围基因(Host range gene, Hrg)。猴痘病毒是否能成功感染宿主,取决于Hrf与宿主细胞免疫系统之间的“相互博弈”。猴痘病毒在可以在土拨鼠、兔子、松鼠、猴子、人类等多个宿主中广泛传播。其广泛的宿主谱也与Hrg编码的蛋白有关。猴痘病毒在感染的过程中,其编码的Hrf可以调控宿主细胞不同的信号转导途径,为病毒的增殖提供有利条件。
表1. 猴痘病毒宿主范围基因
目前针对猴痘病毒感染机制的研究主要集中在两个方面:一是抑制干扰素(IFN)活性的机制,二是对炎症信号级联激活系统的抑制。
猴痘病毒入侵机体后,感染及复制过程中一些病毒特有的保守结构如包膜糖蛋白,双链RNA(dsRNA)可以被宿主免疫系统识别。宿主细胞的模式识别受体(PRRs)识别并结合后分子构象发生改变,招募MyD88、TRIF等接头蛋白,激活IRF3和MAP激酶等转录因子,诱导IFN的产生。猴痘病毒的Hrg可以表达大量的可溶性受体蛋白结合IFNs,这些蛋白与IFNR在结构上有高度的相似性,例如表达Ⅰ型IFNs及其诱导细胞因子产生的诱饵受体,隔离dsRNA阻断干扰素反应的起始;编码的IFN-γ结合蛋白(IFN-γBPs)与IFN-γ结合后形成多聚体复合物,有效阻断IFN-γ介导的抗病毒反应。
猴痘病毒还可通过对NF-KB信号传导途径调控来达到抑制炎症信号级联激活系统的目的。病毒侵入宿主细胞后,可通过Hrf表达的蛋白对NF-KB信号传导途径进行调控,从而避免被宿主免疫系统清除。猴痘病毒表达的配体结合蛋白可对TNF、LT-α、IL-1β等细胞因子的基因表达造成干扰,猴痘病毒还可以表达含有锚蛋白重复序列(Ankyrin repeats, ANKs)的蛋白K1L。K1L可阻止细胞中的IkBα降解,从而阻断TLR2/TLR4及TLR9介导的NF-KB信号通路的激活。
综上所述,猴痘病毒宿主范围及感染机制与Hrf的生物学功能有着紧密的联系。鉴于猴痘病毒宿主广泛,不同种类病毒存在基因重组,跨种间传染的风险较高,针对猴痘病毒感染机制的研究显得至关重要。云克隆为广大科研人员提供相关检测试剂产品。
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