新城疫病毒感染早期激活PI3K/AKT信号通路延缓细胞凋亡的机制研究

Newcastle disease virus (NDV) is an important pathogen that endangers China's poultry industry. Apoptosis during an infection is both a form of the host’s defense mechanism and one of the main ways for virus to inflict damage onto the host. At the same time, however, in order to proliferate and diffuse within the host’s cellular system, the virus needs to delay the apoptotic process to a certain extent as well. It is evident that NDV could induce apoptosis, but the answer to whether it is capable of hijacking the signal transduction system of host cells thus delaying the apoptotic process remains unclear. Previous studies have shown that the PI3K/AKT intracellular signaling pathway becomes active during early stages of NDV infection in CEF cells, prompting host cells to slow down the apoptosis. Hence, building on previous discoveries, this project aims at deciphering the complex relationship between NDV, protein-encoding, PI3K/AKT intracellular signaling pathway, and apoptosis during the early stages of a NDV infection by tackling NDV as well as its viral protein using various methods such as inhibitor utilization, gene interference, laser confocal, Co-IP, and flow cytometry; thus identify the key factor of virus and host in the process; and, in doing so, provides novel theoretical knowledge about NDV infection for future application.

新城疫病毒(NDV)是危害我国养禽业的重要病原。病毒感染诱导细胞凋亡既是宿主对病毒感染的防御反应，也可能病毒造成机体损伤的一种重要方式；同时，为了在宿主细胞中更好的增殖，病毒又需要在一定程度上延缓细胞凋亡。NDV可诱导细胞凋亡，但是其是否可劫持宿主细胞的某些信号转导系统延缓细胞凋亡目前仍不清楚。我们的前期研究发现，新城疫病毒感染CEF细胞的早期可激活PI3K/AKT信号通路延缓宿主细胞凋亡。因此，本项目在前期研究基础上，以NDV体内外感染及病毒蛋白为研究对象，利用抑制剂、基因功能干扰、激光共聚焦、Co-IP和流式细胞术等手段，从不同的层次和角度研究NDV/编码蛋白、PI3K/AKT信号途径及细胞凋亡之间的关系，鉴定和验证其中的关键病毒蛋白及宿主分子，以期揭示NDV感染早期激活PI3K/AKT信号通路延缓宿主细胞凋亡的分子机制，从而为阐明NDV感染与致病提供新的理论基础。

病毒建立感染是其与宿主对抗博弈的过程，病毒一方面通过各种调控机制建立感染与发生复制，同时宿主也会通过一系列调控进程抵抗病毒感染。细胞凋亡是一种由基因控制的细胞自主的有序的死亡，已有报道证明多种病毒可以通过PI3K/AKT信号通路调控细胞凋亡与病毒感染复制。我们前期的研究已经证明新城疫病毒（Newcastle disease virus，NDV）感染能够激活PI3K/AKT信号通路且对细胞凋亡具有调控作用。本研究首先发现，NDV感染能够在法氏囊，脾脏以及腺胃诱导AKT磷酸化，表明NDV体内感染能够激活PI3K/AKT信号通路。其次，多种不同基因型的NDV毒株均能激活PI3K/AKT信号通路，且在NDV感染后0-2 h和9-24 h存在2次激活进程，表明NDV体外感染能够激活PI3K/AKT信号通路。随后我们发现NDV感染后9-24 h的PI3K/AKT信号通路的激活受PHLPP2降解调控，而NDV感染后0-2 h内PI3K/AKT信号通路的激活依赖于PI3K活性。通过对细胞凋亡检测发现，NDV感染2 h内细胞凋亡不存在明显变化，但是在NDV感染后9-24 h细胞凋亡受到抑制，表明NDV通过PHLPP降解激活PI3K/AKT信号通路以抑制细胞凋亡。对NDV的非结构蛋白发挥的功能进行分析，发现NDV V蛋白能够降解PHLPP2并激活AKT磷酸化，同时能够抑制细胞凋亡且促进NDV病毒的复制，还能与PHLPP2蛋白共定位。而NDV感染的2 h内的PI3K/AKT信号通路的激活被酪氨酸激酶受体抑制剂Sunitinib以及PI3K活性抑制剂Ly294002抑制，且发挥促进病毒复制的功能。以上研究证明了NDV及NDV V蛋白能够通过靶向PHLPP2蛋白降解以激活PI3K/AKT信号通路抑制细胞凋亡并促进病毒复制的新机制，但是PI3K/AKT信号通路在NDV感染过程还存在其他机制调控病毒复制，是我们下一步的研究方向。项目在研期间发表了9篇SCI论文，培养了2名博士研究生，3名硕士研究生。目前有1名在读博士和1名在读硕士继续进行后续研究工作。