I 论文导读 |
猪圆环病毒2型（PCV2）作为一种常见的猪病病原体，通常通过与其他细菌性病原体如副猪嗜血杆菌（Glaesserella parasuis, GPS）共感染引发疾病，导致高发病率和死亡率。尽管已有研究关注PCV2与GPS的共感染机制，但具体的作用机制尚未完全阐明。特别是，PCV2感染如何促进细菌在宿主体内的定植和感染，以及宿主因素在这一过程中扮演的角色，这些问题的解答对于开发有效的预防和治疗策略至关重要。
IF：6.7 中科院1区 | JCR/Q1 微生物 参考译文：猪圆环病毒 2 型感染后，副猪小肠杆菌 4 型血清型通过 RlpA 利用纤连蛋白在气管内定植 第一作者： Mengru Guo 通讯作者：范红结 |
I 主要研究结果 |
图1.PCV2 感染促进 STEC 中 GPS4 的粘附
图2.PCV2 感染诱导气管上皮细胞表达 Fn
3.PCV2 感染诱导的 Fn 促进 GPS4 粘附
研究结果表明，PCV2感染所诱导的Fn（纤维连接蛋白）表达增加，对于GPS4（副猪嗜血杆菌血清4型）的粘附起到了促进作用。通过使用siRNA技术敲低Fn的表达，研究人员发现GPS4在STEC（猪气管上皮细胞）中的粘附能力显著下降。此外，通过CRISPR/Cas9技术敲除STEC中的Fn基因，同样观察到GPS4粘附的减少。这些发现证实了Fn在PCV2感染后促进GPS4粘附过程中的关键作用，揭示了Fn作为细菌粘附受体的可能性。进一步的抗体阻断实验也支持了这一结论，即PCV2感染上调Fn表达，进而促进了GPS4在STEC中的定植。
图3.PCV2 感染诱导的 Fn 促进 GPS4 粘附
4.GPS4 通过 RlpA 与 Fn 相互作用粘附于气管上皮细胞
该研究发现副猪嗜血杆菌血清4型（GPS4）通过其表面的RlpA蛋白与宿主细胞的纤维连接蛋白（Fn）相互作用，从而粘附于猪气管上皮细胞（STEC）。通过质谱分析，研究人员鉴定了与Fn结合的GPS4外膜蛋白，其中RlpA被确认为直接与宿主Fn相互作用的蛋白。通过构建RlpA基因敲除的GPS4菌株，并进行粘附实验，结果显示缺失RlpA的GPS4粘附能力显著下降，证实了RlpA在GPS4粘附过程中起到了关键作用。此外，通过表面等离子共振技术进一步验证了RlpA与Fn之间的直接相互作用，为理解GPS4在PCV2感染后的定植机制提供了新的视角。
图4.GPS4 稀有脂蛋白 A (rlpA) 是通过 Fn 受体决定细菌粘附的因素
5.RlpA 与宿主 Fn 相互作用
在这项研究中，科研人员发现GPS4罕见的外膜蛋白A（RlpA）能够与宿主的纤维连接蛋白（Fn）直接相互作用。通过使用GST融合蛋白的亲和力纯化实验，研究人员证实了RlpA与Fn N端的I型和II型结构域的直接结合。进一步的表面等离子共振分析揭示了RlpA与Fn之间的相互作用具有较高的亲和力，其解离常数（KD）值为1.6×10^-9 M。此外，免疫荧光共定位实验显示在STEC细胞内过表达的GFP标记的RlpA与Fn在细胞内呈现共定位。这些结果表明RlpA是GPS4与宿主细胞Fn相互作用的关键蛋白，这一发现为理解副猪嗜血杆菌在宿主体内的粘附机制提供了重要信息。
图5. RlpA 直接与宿主纤连蛋白相互作用
6.PCV2感染激活TGF-β信号通路，上调Fn表达，促进STEC中GPS4粘附
研究发现，PCV2感染能够激活TGF-β（转化生长因子β）信号通路，进而上调Fn（纤维连接蛋白）的表达，这一过程促进了GPS4在STEC（猪气管上皮细胞）中的粘附。通过Western blot实验，研究人员观察到PCV2感染的STEC细胞中Smad2的磷酸化水平增加，这是TGF-β信号通路激活的一个标志。此外，使用TGF-β受体激酶抑制剂SB431542处理PCV2感染的STEC细胞，可以显著抑制Fn的表达以及GPS4的粘附。这些结果表明，PCV2感染通过激活TGF-β信号通路，增加了Fn的表达，为GPS4的粘附和定植提供了有利条件，揭示了PCV2感染促进GPS4共感染的分子机制。
图6.PCV2 感染诱导的 Fn 通过 TGF-β 信号通路促进 GPS4 粘附
| I 研究总结 |
本研究深入探讨了猪圆环病毒2型（PCV2）与副猪嗜血杆菌血清4型（GPS4）共感染的分子机制。研究发现，PCV2感染能够通过激活TGF-β信号通路上调猪气管上皮细胞（STEC）中纤维连接蛋白（Fn）的表达，从而促进GPS4在STEC中的粘附。这一过程中，GPS4的外膜蛋白RlpA与宿主细胞表面的Fn相互作用，介导了GPS4对STEC的粘附。
进一步的实验证实，通过基因编辑技术敲除Fn或使用抗体阻断Fn及整合素β1，以及应用TGF-β信号通路抑制剂SB431542，均可显著抑制PCV2感染后GPS4在STEC中的粘附。这些发现揭示了Fn-RlpA相互作用在PCV2和GPS4共感染中的关键作用，并为防治猪呼吸道疾病提供了潜在的新靶点。
总的来说，本研究不仅增进了我们对PCV2与GPS4共感染机制的理解，还为开发新的防治策略提供了科学依据。RlpA-Fn相互作用的发现为未来疫苗和治疗药物的开发提供了新的视角，有望减少养猪业中由这些病原体共感染引起的经济损失。
PCV2 感染促进 GPS4 气管定植的示意图
https://doi.org/10.1371/journal.ppat.1012513.g007
校对：Collin
投稿合作：shouyiyanquan@163.com
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