安理汇||文献分享 塞内加谷病毒3C蛋白酶是一种猪特异性IL-1β转化酶
【文献摘要】 2024年7月，中国农业大学等单位的相关研究人员在《PLOS PATHOGENS》（IF: 6.7）上发表了题为“Species-specific IL-1β is an inflammatory sensor of Seneca Valley Virus 3C Protease”的研究论文，报导了塞内加谷病毒3C蛋白酶是一种猪特异性IL-1β转化酶，为病毒感染中的炎症反应机制提供了新的视角。
亮点概述
●SVV 3C蛋白酶的独特功能：发现SVV 3C能够直接切割猪Pro-IL-1β，生成活性cIL-1β，展示其作为炎症传感器的独特性。
●生物活性确认：生成的cIL-1β能够与猪IL-1R1结合并引发促炎反应，说明其具有生物活性，对宿主免疫反应有重要影响。
● 结构模型的建立：通过结构模型分析，确定了sPro-IL-1β前结构域在切割中的关键角色，为进一步研究提供了基础。
● 新颖的炎症激活途径：揭示SVV 3C在炎性小体途径被抑制的情况下仍能激活IL-1β，为病毒感染中的炎症反应机制提供了新的视角。
值得关注
在这篇研究中，研究人员使用了安理科技公司的Falcon S300全自动归一化分析系统，对细胞进行了明场及绿色荧光图像采集和分析。该系统具有高对比度相差成像以及蓝、绿双色荧光通道成像功能，配合智能化的CellsMeta控制分析软件，可快速获得高清晰度高质量全孔细胞图像，并自动得到细胞计数、细胞汇合度、细胞转染效率、免疫荧光检测、活性氧检测等数据结果。
Falcon S300采用10×WICA技术，即10倍物镜全孔原位细胞成像与分析技术，使得全球科学家可以高效、完美地获取整板全孔细胞图像和数据，快速实现细胞实验原始数据的归一化。由于该系统采用箱体封闭设计，自带暗室，体积小巧，节省空间 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，让我们的细胞实验、尤其是细胞能量代谢实验更准确、更便捷。
Falcon S300在细胞实验中的应用：
●1.细胞计数
a.无标记、无破坏性、无需胰酶消化的贴壁细胞计数。
b.荧光计数。
c.细胞板计数。
d.血球计数板。
●2.细胞汇合度
Falcon S300可以为汇合度检测提供统一的分析标准。
●3.相差荧光成像
a.细胞转染实验
b.细胞活性氧(ROS)检测
c.细胞免疫荧光检测
●4.Seahorse细胞分析
应用场景一:摸索细胞接种密度，降低Seahorse实验成本，
应用场景二:确定最佳上机时间，70%-90%汇合度最为适宜，
应用场景三:换液后，利用脱气时间，检测全孔细胞形态和汇合度确定是否继续进行上机实验。
应用场景四:细胞归一化:Seahorse下机后，直接进行全孔原位细胞成像和计数分析，一键式实现数据归一化。
炎症小体在炎症中发挥关键作用，通过加工和促进IL-1β的分泌。Caspase-1参与IL-1β和IL-18的成熟，而人类caspase-4特异性加工IL-18。最近对与Pro-IL-18结合的caspase-4的结构研究揭示了其激活机制。然而，caspase-1加工pro-IL-1β及其他IL-1β转换酶的机制仍不清楚。
引言
NOD样受体（NLRs）通过感知病原体相关分子模式或危险信号来检测病毒入侵，并通过经典的炎症小体激活caspase-1。激活后，caspase-1切割Pro-IL-1β和Pro-IL-18，这两者作为无活性的细胞质前体存在，其N端区域需要被切割才能变得具有生物活性。一旦从活细胞释放到细胞外空间，或者通过一种称为焦亡的裂解性细胞死亡形式释放，IL-1β和IL-18就会结合到邻近细胞上的炎症诱导受体，诱导强烈的炎症反应。因此，IL-1β和IL-18成熟的调控因其在先天免疫中的关键角色而越来越受到关注。
caspase-1对IL-1β的激活受到两级调控系统的严格控制，包括NLRP3的激活和caspase-1的自我蛋白水解。除了caspase-1的精确调控，致病细菌酶如SpeB和LasB也能直接切割Pro-IL-1β生成生物活性的IL-1β，从而引发宿主炎症相关疾病。然而，目前尚不清楚病毒酶是否能作为IL-1β转换酶（ICE）来切割Pro-IL-1β。ICE对Pro-IL-1β的切割和激活的分子机制也并不清晰。在本研究中，作者观察到小RNA病毒SVV 3C蛋白酶是一种新型的ICE，选择性切割猪Pro-IL-1β的寡聚前体，生成成熟的单体IL-1β（cIL-1β）。这种切割后的IL-1β具有生物活性，促使猪肺泡巨噬细胞（PAMs）启动强烈的炎症反应，从而抑制病毒复制。
结果与讨论
1. SVV感染引发IL-1β表达
2. SVV 3C蛋白酶的功能
IL-1家族细胞因子的主要功能是在病原体相关分子模式（PAMPs）或损伤相关分子模式（DAMPs）刺激下调节促炎反应。在病毒感染期间，病毒通过分泌促炎细胞因子，特别是IL-1β，来协调炎症反应。IL-1β最初以无活性前体（Pro-IL-1β）形式产生，并通过一系列蛋白酶（如caspase-1、中性粒细胞来源的蛋白酶和微生物来源的蛋白酶）转化为其活性形式。
作者的结果表明，Pro-IL-1β作为SVV 3C蛋白酶的炎症传感器，从而启动炎症激活。SVV 3C选择性切割sPro-IL-1β而不影响hPro-IL-1β，并且不切割Pro-IL-18或Pro-IL-33，显示出底物特异性的相互作用。虽然3C蛋白酶是小RNA病毒科病毒的共同特征，但本研究显示该科中的其他3C蛋白酶不切割Pro-IL-1β。在SVV感染的背景下，炎症小体的激活和SVV 3C对Pro-IL-1β的直接切割同时发生。然而，当炎症小体被全caspase抑制剂阻断时，SVV 3C仍通过直接切割激活IL-1β，作为诱发炎症反应的替代途径。扩展对其他病毒3C样蛋白酶的研究得出令人惊讶的结果：没有一种能够切割Pro-IL-1β。这一特异性表明SVV 3C是目前唯一能够切割Pro-IL-1β的病毒蛋白酶，这也解释了SVV感染为何引起更强的炎症反应。
IL-1β在宿主-病原体相互作用中发挥关键作用，尤其在病理损伤中。在细菌感染中，来自链球菌和铜绿假单胞菌的蛋白酶能够直接切割Pro-IL-1β，提供了新见解，说明细菌感染如何导致宿主高炎症和脓液形成。通常，经典炎症小体通路被认为是病毒感染时激活IL-1β的机制。然而，作者的发现表明SVV 3C蛋白酶也能直接切割Pro-IL-1β产生IL-1β，尤其是在经典炎症小体通路受到抑制时。
总之，本研究表明猪Pro-IL-1β是一种炎症传感器，能够通过与宿主炎症小体并行的独立通路直接检测SVV 3C蛋白酶。尽管猪和人类的Pro-IL-1β具有高度序列同源性，但猪Pro-IL-1β前体的独特结构导致SVV 3C对底物的识别。然而，需要进一步的结构研究来展示猪Pro-IL-1β的寡聚化过程以及SVV 3C蛋白酶如何识别底物。本研究中阐明的猪IL-1β成熟的独特机制为IL-1β的加工和激活提供了宝贵的见解，推进了我们对先天免疫的理解。
欢迎您关注
安理（北京）仪器有限公司
Alicelligent Technologies For better results!
安理科技：专注技术突破、追求产品创新、获得更好实验结果！
公司微信公众号
热线电话：400 800 9630
