安理汇||文献分享 中国科学家揭示塞内加谷病毒靶向破坏GSDMA成孔结构以拮抗细胞焦亡的新机制
【文献摘要】 2024年8月29日，中国农业大学动物医学院兽医公共卫生安全全国重点实验室李鑫教授课题组在《mBio》在线发表了题为“Seneca Valley Virus circumvents Gasdermin A-mediated inflammation by targeting the pore-formation domain for cleavage”的最新研究成果。
该研究是团队继揭示塞内加谷病毒3C蛋白酶切割cGAS拮抗I型干扰素产生的分子机制（Yan et al, PLoS Pathogens 2023）、阐明猪源IL-1β是塞内加谷病毒3C蛋白酶的炎症感受器（Huang et al，PLoS Pathogens 2024）后，发现塞内加谷病毒3C蛋白酶破坏GSDMA的N端成孔结构域，从而拮抗细胞焦亡的最新机制。
● 新机制揭示：本研究首次揭示了塞内加谷病毒（SVV）通过靶向孔形成结构域来切割和抑制Gasdermin A介导的炎症反应的机制。
●病毒与宿主的相互作用：研究表明，SVV能够通过切割Gasdermin A，干扰其正常功能，从而抑制炎症反应，帮助病毒逃避宿主免疫系统。这种病毒与宿主细胞之间的相互作用为理解病毒致病性提供了新的视角。
● 应用潜力：研究结果为未来开发针对SVV的抗病毒疗法提供了新的靶点。通过调节Gasdermin A的活性，可能有助于增强宿主的免疫应答，从而提高对SVV及其他病毒感染的抵抗力。
值得关注
本研究中使用了安理科技业内领先的Falcon S400全自动细胞成像分析系统，该设备具有高对比度相差成像以及红、绿、蓝三色荧光通道成像功能，配合智能化的CellsMeta控制分析软件，可快速获得高清新度高质量全孔细胞图像，并自动得到细胞汇合度、细胞计数、细胞增殖、细胞凋亡、划痕实验、Transwell实验、单细胞克隆追踪、细胞免疫杀伤、3D肿瘤球、细胞转染效率、免疫荧光检测、活性氧检测、线粒体膜电位等数据结果，对于96孔板，最快5min内即可实现整板图像扫描，并自动获得分析结果。该设备采用箱体封闭设计，自带暗室，体积小巧，节省空间，极其适合放置于细胞培养间内或直接放置于超净工作台内使用。
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在评估汇合度时避免主观猜测，消除主观估计误差; -
确保不同用户、不同实验之间汇合度检测的一致性，提高实验的可重复性; -
支持整板全孔的汇合度检测和分析。
9.3D肿瘤球
研究背景
塞内加谷病毒（SVV）是一种单链RNA病毒，广泛存在于多种宿主中。其感染机制和宿主应答过程一直是研究的重点。Gasdermin A是一种重要的细胞焦亡调控蛋白，参与细胞焦亡和炎症反应，其切割与活化是宿主应对病原体感染的关键环节。
Gasdermins (GSDMs) 家族蛋白能够引起细胞焦亡，在抵抗病原感染方面发挥重要作用。人源GSDMs 家族成员包括 GSDMA、 GSDMB、 GSDMC、 GSDMD、 GSDME。这些保守蛋白都是由N端打孔结构域（pores-forming domain）和C端自抑制结构域（repressor domain）组成的。静息状态下, GSDMs家族蛋白N端和C端相互作用，导致N端的膜打孔功能受到抑制，这一过程称为自抑制。一旦病原感染或内源损伤信号刺激后，启动caspase或granzyme切割GSDM蛋白使N端、C端分离，促使 N端在细胞膜上聚集成孔，导致细胞焦亡和 IL-1β 的释放。2022年，两篇Nature背靠背发表的研究表明A组链球菌(GAS)的毒力因子SpeB 能够切割并激活人源 GSDMA，诱导细胞焦亡。此外，一篇eLife的研究报道，非哺乳动物caspase-1能够切割并激活鸡GSDMA。最近，研究发现ASFV 感染通过激活猪caspase-3和 caspase-4切割 GSDMA 诱导细胞焦亡。然而，对于病毒蛋白酶拮抗GSDMA 激活的机制尚不清晰。
结果与讨论
在本研究中，通过将human GSDMA (hGSDMA)和porcine GSDMA (pGSDMA) 进行序列比对，发现hGSDMA1-251 对应pGSDMA1-252 的N端活性位置高度保守。作者首先证明了 porcine GSDMA1-252N端片段（30 kDa）具有成孔活性，引起LDH释放，并具有杀菌功能，诱导产生细胞焦亡。研究发现SVV 感染以时间和剂量依赖性的方式诱导pGSDMA切割，产生40 kDa和25 kDa大小的N端片段，从而降低pGSDMA表达。SVV 3C蛋白酶在Q187和 G188之间特异性切割 pGSDMA，并且3C蛋白酶能够进一步切割 40 kDa大小的N端片段，最终产生N端（~25 kDa）片段。鉴于 pGSDMA 和 hGSDMA 的切割位点序列保守，作者发现SVV 3C同样在Q186和G187之间特异性切割hGSDMA，产生25 kDa的N端片段（图1）。
图1. SVV 3C蛋白酶在Q186和G187处切割pGSDMA
为确定 SVV 3C 介导的 pGSDMA 切割产生的片段对细胞焦亡的影响，作者构建了一系列pGSDMA不同的截短质粒。形态学分析和PI染色结果表明，3C蛋白酶切割pGSDMA产生的pGSDMA1-186、pGSDMA187-446、pGSDMA1-379片段均无法诱导细胞焦亡。此外，免疫荧光和杀菌实验结果表明，3C蛋白酶切割pGSDMA产生的截短片段均不能定位于质膜，无法产生杀菌活性，抑制细胞焦亡。同时，pGSDMA1-252在基因和蛋白水平上显著抑制SVV复制，而各个裂解片段对病毒复制没有影响。
图2. SVV 3C切割pGSDMA产生的片段无法定位于质膜，并丧失杀菌活性
总之，该研究发现SVV 3C蛋白酶能够特异性切割 GSDMA 的N端成孔结构，破坏其活性，抑制细胞焦亡，从而促进病毒复制，揭示了病毒通过SVV 3C蛋白酶特异性切割pGSDMA拮抗天然免疫系统识别的新机制（图3）。
图3. SVV 3C特异性切割pGSDMA拮抗天然免疫系统识别的模式图
综上所述，SVV通过切割Gasdermin A有效绕过宿主的炎症防御，为病毒的生存和传播创造了有利环境，这一发现为未来的抗病毒研究提供了新的方向。
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