MARCO调节猪繁殖与呼吸综合征病毒感染的分子机制

CD163 receptor is necessary for porcine reproductive and respiratory syndrome virus (PRRSV) infection. Macrophage receptor with collagenous structure (MARCO) receptor, which is the same as CD163, belongs to scavenger receptor and specially expresses on porcine alveolar macrophages (PAMs), indicating that MARCO may play an important role in PRRSV infection. We found that the expression of MARCO was reduced in PAMs after PRRSV infection via a single-cell sequence. And this phenomenon was also demonstrated by western blot and qPCR assays in vitro. These data suggests PRRSV infection can regulate MARCO expression. Based on these results, we plan to analyze the relationship between PRRSV infection rate and MARCO expression in the three subpopulations of PAMs using a single-cell sequence; and then we illuminate which domain of MARCO interacts with PRRSV to mediate the virus entry, revealing the molecular mechanisms of MARCO regulating PRRSV infection; finally we cultivate MARCO-knock out pigs using CRISPR/Cas9 and investigate the resistance to PRRSV infection in vivo. The data not only confirm the role of MARCO in PRRSV replication, but also provide new theoretical basis for screening susceptibility or resistance genes against the virus.

CD163是PRRSV感染必需受体。MARCO与CD163一样，在PAMs细胞表面特异表达，属于清道夫受体，提示MARCO在PRRSV感染中可能具有重要的作用。我们通过单细胞测序发现PRRSV感染PAMs后，MARCO表达量显著下降，且大部分细胞不表达MARCO，这个现象细胞试验结果进一步得到验证，提示MARCO与PRRSV感染有关。在此基础上，本项目拟利用单细胞测序技术的精确性将PAMs分为三个不同的亚群，然后分析三个亚群中PRRSV感染率高低与MARCO表达量相关性；阐明MARCO与PRRSV特定蛋白互作，进而介导病毒进入，揭示其调节PRRSV感染的分子机制；并通过CRISPR/Cas9基因编辑技术培育MARCO分子敲除猪，在活体水平进一步验证其对PRRSV感染作用。预期研究结果不仅可确证MARCO可调节PRRSV感染，还可为挖掘PRRSV抗病/易感基因奠定基础。

猪繁殖与呼吸综合征病毒（PRRSV）是影响生猪产业健康发展的重要病原。由于该病原侵染猪肺泡巨噬细胞，破坏免疫系统，引起免疫抑制，目前疫苗效果不理想。因此，有必要从宿主遗传角度，发掘宿主抗性基因，或筛选靶向宿主易感基因的抗病毒分子。本项目首先构建酵母双杂交核体系膜体系猪cDNA文库，以PRRSV表面主要糖蛋白GP5为诱饵，筛选与其互作的宿主因子。经筛选鉴定，发现特异表达于肺泡巨噬细胞表面的、与CD163受体具有相似功能的清道夫受体MARCO与GP5互作，co-IP、酵母双杂交、confocal等验证了该互作。进一步研究发现，MARCO不参与PRRSV吸附、内化过程，提示其可能不是PRRSV潜在受体。在猪体内不同组织中，MARCO在肺组织中表达量最高。体内外PRRSV感染后，抑制MARCO表达。通过干扰、过表达实验发现，MARCO是一个限制PRRSV复制的宿主因子，且其胞质部分对抑制PRRSV复制起决定作用。进一步机制分析表明，MARCO主要通过促进病毒诱导的细胞凋亡，抑制PRRSV感染、增值。本研究利用酵母双杂交膜体系cDNA文库，筛选与PRRSV GP5互作的宿主蛋白，并揭示了MARCO调节PRRSV复制的分子机制。MARCO是PRRSV潜在的宿主抗性基因，可作为PRRS防控的重要靶点，对PRRSV抗性猪的筛选和培育具有重要的科学意义。