I 论文导读 |
猪流行性腹泻病毒（PEDV）感染对全球养猪业构成了严重威胁。尽管疫苗接种被认为是预防和控制PEDV的最有效方法，但基于PEDV CV777株的灭活或减毒活疫苗未能对胃肠病原体提供有效保护。这一问题源于传统减毒疫苗与当前高毒力PEDV田间株之间的抗原变异，以及猪肠道粘膜免疫系统的特殊性。因此，迫切需要开发更新的PEDV疫苗，并深入研究宿主先天免疫，这是易受病毒成分影响的关键领域。干扰素诱导的跨膜蛋白（IFITMs）是先天免疫反应中的关键抗病毒蛋白，其表达可被I型和II型干扰素显著上调。尽管IFITMs家族成员的氨基酸序列高度保守，但它们仍可根据氨基酸序列的相似性和蛋白质功能的差异被分为三类，其中与先天免疫主要相关的是IFITM1、IFITM2和IFITM3。这些蛋白广泛分布于细胞中，但其位置和含量存在广泛变化，可能与N端域（NTD）序列的差异有关。先前的研究表明，IFITM1主要位于质膜和早期内涵体膜的脂筏中，而IFITM2和IFITM3主要位于晚期内涵体膜。
2024年11月05日，湖南农业大学研究团队在Journal of Nanobiotechnology上发表题为“IFITM1 is a host restriction factor that inhibits porcine epidemic diarrhea virus infection”的最新研究论文，本研究旨在探讨IFITM1在PEDV感染中的潜在功能，阐明其抗病毒机制，并确定分子CTD的关键功能残基，从而为新型抗病毒药物的开发提供潜在的宿主靶标。
IF：10.6 中科院1区 | JCR/Q1 生物学 参考译文：IFITM1是一种抑制猪流行性腹泻病毒感染的宿主限制因子 第一作者： Jiahao Cheng, Jiayi He |
I 主要研究结果 |
图1.PEDV感染后免疫相关细胞因子表达的变化
2.pIFITM1稳定细胞系抑制PEDV病毒复制
稳定表达pIFITM1的细胞系能够抑制PEDV病毒的复制。通过构建稳定表达pIFITM1、pIFITM2和pIFITM3的细胞系，研究人员发现单独表达pIFITM1以及这些蛋白的共表达并未影响pIFITM1的表达水平。实验通过RT-qPCR证实，pIFITM1在48小时后能显著减少PEDV的复制，而pIFITM2/3的共表达则增强了pIFITM1的抗病毒效果。此外，通过TCID50测定，研究还发现pIFITM1能显著抑制PEDV的复制能力，从而证明了pIFITM1在抑制PEDV复制中的重要作用。
图2. pIFITM1/2/3 细胞系的稳定表达抑制了 PEDV 复制
3.pIFITM1 的敲低增强了 PEDV 感染
通过使用慢病毒介导的shRNA技术成功构建了IFITM1稳定敲低的IPEC-J2细胞系，并证实了敲低效率。结果显示，敲低IFITM1的细胞在48小时后PEDV感染显著增加1.1倍。这一发现进一步验证了IFITM1在抑制PEDV感染中的关键作用，表明IFITM1的下调会削弱宿主细胞对PEDV的防御能力，从而促进病毒的感染和增殖。
图3.干扰IFITM1表达可促进PEDV感染
4.IFITM1 和 PEDV 的定位
研究揭示了IFITM1与PEDV的共定位关系。通过荧光显微镜观察，发现在PEDV感染后，IFITM1在细胞质中部聚集，尤其在核周围区域与PEDV病毒颗粒共定位。免疫荧光测定（IFA）和共免疫沉淀（CO-IP）实验进一步证实了IFITM1与PEDV的N蛋白直接相互作用，表明IFITM1可能通过与N蛋白结合来影响PEDV的感染过程。这些发现对于理解IFITM1如何参与调控PEDV感染的细胞内机制具有重要意义。
5.IFITM1 的 c 端结构域中的氨基酸对其功能至关重要
研究发现，IFITM1的C末端结构域中的氨基酸对维持其功能至关重要。通过对IFITM1的C末端结构域进行突变分析，研究人员发现，从IFITM1的第一个C末端氨基酸开始，连续6个氨基酸被替换为丙氨酸（Ala）后，会显著影响IFITM1限制PEDV感染的能力。具体来说，突变后的IFITM1在早期阶段减少了PEDV的吸附，但在后期却增加了病毒的增殖。特别是，位于114至117位的氨基酸（MLER）对IFITM1的抗病毒功能影响显著。这些结果表明，IFITM1的C末端结构域中的特定氨基酸序列对其抑制PEDV感染的功能发挥着关键作用，这些发现为深入了解IFITM1的抗病毒机制提供了重要线索。
图4.IFITM1 CTD 是其抗病毒作用所必需的
图5.IFITM1对PEDV感染的抗病毒功能氨基酸分析
6.IFITM1 嵌入 PEDV 出芽病毒体中
通过免疫金标记电子显微镜技术，研究人员观察到IFITM1蛋白确实出现在PEDV出芽的位置上。进一步的免疫印迹分析也证实了IFITM1的存在。实验中，IFITM1与抗Flag抗体结合的金颗粒能够附着在病毒粒子表面，这证实了IFITM1嵌入在病毒粒子表面。此外，通过在293T细胞中过表达IFITM1并进行PEDV感染，收集的上清液用于二次感染IPEC-J2细胞后，通过相对定量PCR检测PEDV M基因的转录水平，发现与阴性对照组相比，IFITM1过表达组中PEDV M基因的转录水平显著降低。这些结果表明，IFITM1嵌入新生PEDV病毒粒子可能减少了新病毒的传染性，为理解IFITM1如何影响PEDV的复制和传播提供了新的视角。
图6.IFITM1 聚结为 PEDV 芽生病毒体
| I 研究总结 |
本研究深入探讨了IFITM1在抗猪流行性腹泻病毒（PEDV）感染中的作用。研究发现，IFITM1的过表达能够显著抑制PEDV在IPEC-J2细胞中的增殖，而IFITM1的敲低则增强了病毒的感染能力。此外，IFITM1与PEDV病毒粒子的共定位以及与PEDV N蛋白的直接相互作用表明，IFITM1可能通过直接作用于病毒粒子来抑制病毒感染。
进一步的研究表明，IFITM1的C末端结构域中的特定氨基酸对于其抗病毒功能至关重要。C末端结构域的突变影响了IFITM1的亚细胞定位和功能，导致PEDV感染的增加。这些发现揭示了IFITM1在宿主抗病毒防御中的重要作用，并为开发针对PEDV的新型抗病毒策略提供了潜在的分子靶点。
最后，研究还发现IFITM1能够嵌入到PEDV新生病毒粒子中，这一发现为理解IFITM1如何减少新病毒的传染性提供了新的视角。综合这些结果，本研究不仅增强了我们对IFITM1在先天免疫和抗病毒防御机制中作用的理解，而且为未来针对PEDV感染的治疗策略提供了有价值的见解。
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