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【Nat Commun.】SARS-CoV-2 N淀粉酶可以淡化NLRP3细菌感染小体促活致病高炎现象

精力：2021-11-10 搜索量：
暨南大学吴建国教授/潘攀研究团队，在Nature子刊《Nature Communication》发表题为“SARS-CoV-2 N protein promotes NLRP3 inflammasome activation to induce hyperinflammation”（DOI: 10.1038/s41467-021-25015-6 ），该研究展示了SARS-CoV-2 N蛋白通过促进NLRP3炎症小体激活诱导高炎症反应；N蛋白促进促炎因子的成熟，并诱发细胞和小鼠的促炎反应；N蛋白直接与NLRP3蛋白相互作用，促进NLRP3与ASC结合，促进NLRP3炎症小体组装；N蛋白加重脓毒症和急性炎症小鼠模型中肺损伤，加速死亡，促进小鼠IL-1β和IL-6激活。
 

SARS-CoV-2 N蛋白酶成脂血细胞和小鼠促炎响应

应当，SARS-CoV-2染病巨噬神经元和树突神经元(DCs)后很多种促炎组织系数趋化组织系数及配体均有其他方面增添；研究方案探讨成员对SARS-CoV-2球蛋清酶对IL-1β挥发的会影响实现研究方案探讨，WB结杲表明信息N球蛋清酶在HEK293T神经元抒发极限(Fig.1c)，ELISA结杲表明信息N球蛋清酶抒发的HEK293T-NLRP3支原体感染小体风险管理体系IL-1β极限(Fig.1d)，SARS-CoV-2 N球蛋清酶强化Nigericin介导的IL-1β的代谢(Fig.1e)。这样SARS-CoV-2 N球蛋清酶在IL-1β熟透及的代谢中发挥出重要性做用。N球蛋清酶介导THP-1包涵IL-1β内的支原体感染组织系数抒发， MCC950(NLRP3活性聊天克药物制剂)能否克制以上所述支原体感染组织系数的抒发(Fig.1g)。进行AAVlung-N在小鼠肺中把你想表达出来N球蛋白，AAVlung-N都可以有明显加剧IL-1β，IL-6，TNF，CXLC10，CCL2，IL-11，IL-7和CXCL8的mRNA表述，另Ac-YVAD-cmk(Caspase-1可以抑注射剂，中医IL-1β成长)和MCC950对AAVlung-N分析的上述内容因素阐明均有有所不同度的复原做用(Fig.1h&1i)。对此，探讨人工推算N球血清质增进NLRP3炎性小体重置，可以分析成孰IL-1β代谢，借以在分析疾病因素和神经细胞因素中利用根本做用。結果阐明，SARS-CoV-2 N球血清质在分析促炎因素中利用根本做用，N球血清质有可能参于自动调节NLRP3疾病小体的重置。

 
Fig. 1 SARS-CoV-2 N血清诱导型支原体感染发生反应
 

SARS-CoV-2 N蛋白诱导IL-1β成熟和IL-6产生

来取决于高兴剂对促炎因子表达的主导作用，接下来研究人员对SARS-CoV-2 N蛋白在IL-1β成熟中的作用进行研究。研究发现N蛋白可以促进IL-1β的分泌、IL-1β cleavage和Caspase-1成熟且呈现剂量依赖，LPS+ATP和LPS+Nigericin均可诱导IL-1β的分泌和cleavage，N蛋白可以进一步促进IL-1β的分泌和cleavage(Fig.2a&2b)。LPS+ATP和LPS+Nigericin可以促进THP-1细胞IL-18和IL-6，N蛋白仅能促进IL-6的分泌，不能促进IL-18的分泌，MCC950抑制IL-1β和IL-6分泌；LPS+ATP或LPS+Nigericin同样可以促进BMDM细胞的IL-1β和IL-6的分泌，并且在NLRP3-/-小鼠BMDM中LPS+ATP或LPS+Nigericin对IL-6和IL-1β分泌并无显著促进作用(Fig.2c-2j)。综上所述，N蛋白诱导IL-1β的成熟和IL-6的产生，并揭示NLRP3是N诱导IL-1β分泌和IL-6产生所必需的，因此N蛋白可能在NLRP3炎症小体的激活中发挥重要作用。
 

Fig.2 N蛋白酶引诱IL-1β熟和IL-6转为

 

SARS-CoV-2 N蛋白与NLRP3交互作用

接下去来研发者对SARS-CoV-2 N球球球淀粉酶质在NLRP3细菌感染小体宏观调控中的目的使用研发。CO-IP结论表明，N球球球淀粉酶质仅与NLRP3球球球淀粉酶质互为目的，且His-N球球球淀粉酶质可能直接的与NLRP3球球球淀粉酶质配合(Fig.3a-3e)，N球球球淀粉酶质和NLRP3共定位系统于受损细胞质中，N球球球淀粉酶质与ASC无互动目的(Fig.3f-3i)。因此 ，N球球球淀粉酶质特异形与NLRP3球球球淀粉酶质互为目的，转换NLRP3细菌感染小体的代谢。
 

Fig.3 SARS-CoV-2 N蛋白质酶与NLRP3蛋白质酶间接功能

 

N蛋白参与NLRP3炎症小体激活

通过评估N蛋白的截短突变体N1-N8，鉴定参与NLRP3相互作用的SARS-CoV-2 N蛋白序列。结果表明，NLRP3蛋白与N1、N5、N6和N7相互作用，并且IL-1β分泌、IL-1β cleavage和Caspase-1 p20 maturation 亦受N蛋白N1、N5、N6和N7影响(Fig.4a-4e)，因此，N蛋白260aa-340aa截短体参与了与NLRP3的相互作用并激活NLRP3炎症小体。
 


 

Fig.4 N蛋白酶截短体陆续参与NLRP3慢性炎症小体重置
 

N核蛋白力促NLRP3与ASC的相互之间反应

收起来调查人工对N核血清在调NLRP3感染小体材质中的效用完成调查。报告体现，N核血清对NLRP3、Caspase-1和ASC的核血清含量如果没有影晌，然后NLRP3长期存在着时N和ASC或者完美天然免疫析出(Fig.5a-5e)。那么，该报告警告N核血清、NLRP3和ASC五个核血清或者行成的麻烦的N-NLRP3-ASC软型物。N核血清提升NLRP3与ASC的完美效用在HEK293T和A549生殖内部并呈使用量依赖感(Fig.5f-5g)。不一样，在PMA-differentiated THP-1-N生殖内部中，Nigericin推进 N核血清在NLRP3长期存在着的的情况下与内源性ASC完美效用(Fig.5h)。那么，SARS-CoV-2 N 推进NLRP3与ASC的完美效用。
 


 

Fig.5 N蛋白质增强NLRP3与ASC的相互之间用途
 

SARS-CoV-2 N蛋白质促使NLRP3炎性小体成分

对NLRP3在細胞系质中参与导航追踪确定，NLRP3呈弥条状遍布点于細胞系质，而SARS-CoV-2 N淀粉酶具有时，NLRP3呈汇聚的褐斑状(Fig.6a)，SARS-CoV-2 3a淀粉酶与NLRP3共导航追踪确定，但失败出现褐斑状汇聚。SARS-CoV-2 N2和N8 截短体，也遍布点在細胞系核和細胞系质中且可以与NLRP3和共导航追踪确定，NLRP3在HEK293T細胞系的細胞系质中未出现褐斑状汇聚(Fig.6b&6c)。THP-1細胞系中NLRP3遍布点与HEK293T細胞系和A549細胞系可以说一致性，且N淀粉酶具有时，内源性NLRP3淀粉酶在細胞系质中汇聚出现褐斑(Fig.6d&6e)。于是，SARS-CoV-2 N淀粉酶可能会有助于NLRP3宫颈炎症小体复合型体的出现。
THP-1人体细胞核核和BMDM人体细胞核核中，Nigericin激刺内源性ASC球淀粉酶oligomerization，另外N球淀粉酶会可以淡化该体现(Fig.6f&6g)。除此以外，HEK293T-NLRP3人体细胞核核区分转染代码SARS-CoV-2-N球淀粉酶十分截短突变率体，ASC oligomerization被N1、N5、N6和N7球淀粉酶激活卡，而不会N2、N3、N4、N8球淀粉酶导致(Fig.6h)。但是，N球淀粉酶编码序列260aa-340aa与NLRP3能够 角色，可以淡化ASC oligomerization。
 


 

Fig.6 N血清可以淡化NLRP3集聚和ASC oligomerization

 
此外，研究人员还探究了N蛋白对NLRP3炎症小体复合物组装的影响。将HEK293T细胞或A549细胞共转染不同质粒，GFP同时分布于细胞核和细胞质中，NLRP3弥散状分布于细胞质(Fig.7a&7b(a-e));N蛋白和NLRP3表达时，NLRP3与N蛋白共定位，呈斑点状(Fig.7a&7b(f-j));GFP和ASC表达时，GFP与ASC同时分布于细胞核和细胞质中，并形成小的环状结构(Fig.7a&7b(k-o))；N蛋白和ASC表达时，N蛋白和ASC无法共定位(Fig.7a&7b(p-t))；GFP、ASC和NLRP3同时表达时，NLRP3和ASC共定位于细胞质并形成环状结构(Fig.7a&7b(u-y))；值得注意的是，当N蛋白、ASC和NLRP3同时表达时，3种蛋白共定位形成球状结构(Fig.7a&7b(z-d))；当3a、ASC和NLRP3同时存在时，3种蛋白共定位未能形成球状结构(Fig.7a&7b(ae-ai))。综上所述，SARS-CoV-2 N蛋白促进NLRP3炎性小体复合物主装，而非SARS-CoV-2 3a蛋白。
 


 

Fig.7 N淀粉酶利于NLRP3炎性小体制造

 

N蛋白酶激发NLRP3细菌感染小体引诱小鼠肺软组织损伤

下面来，学习考生对SARS-CoV-2 N核球蛋白质在启用NLRP3支原体感染小体的怪物学使用去评论。进行在C57BL/6小鼠展示N核球蛋白质，研究N核球蛋白质在肺受伤中的使用。注射液体AAVlung-N的小鼠，血清中IL-1β和IL-6的程度分明远超比较组，且Ac-YVAD-cmk和MCC950均可克制该的反应(Fig.8a&8b)，但AAVlung表述方式N蛋白质未能导致血清中IL-18的表述方式(Fig.8c)。AAVlung感然的小鼠肺上免疫检测荧光最终显示信息，AAVlung-N小鼠双肺IL-1β和IL-6表答方式突出超出一些分组名称，Ac-YVAD-cmk和MCC950均可大幅度降低IL-1β和IL-6表答方式(Fig.8d&8e)。HE染色的显视，带着AAVlung-N的小鼠肺里有很大的的感染，及组识受伤，Ac-YVAD-cmk和MCC950均可减弱肺组识的，(Fig.8f)。以上没想到呈现NLRP3炎性小体是N淀粉酶帮助的小鼠肺受伤突发所须要的。
 


 

Fig.8 N蛋白质刺激启动NLRP3疾病小体帮助小鼠肺挫伤

 
ELISA导致体现 ，AAVlung-N诱导NLRP3+/+小鼠IL-1β和IL-6的表达，在NLRP3-/-无明显影响，说明NLRP3在N蛋白介导的IL-1β和IL-6激活中不可或缺(Fig.9a&9b)，对IL-18激活没有影响（Fig.9c）。并且携带AAVlung-N的NLRP3+/+小鼠肺组织免疫组化结果IL-1β和IL-6的表达明显高于NLRP3-/-小鼠(Fig.9d&9e)。HE病理染色同样显示携带AAVlung-N的NLRP3+/+小鼠肺部有明显的炎症病变及组织损伤(Fig.9f)。因此，N蛋白通过激活NLRP3炎症小体诱导小鼠全身炎症，引发肺损伤。
 


 

Fig.9 NLRP3在N血清介导的肺损坏中发挥角色关键性角色

 
所讲所讲，学习的人员表明了COVID-19的病理报告缘由，在这其中SARS-CoV-2 N球蛋白采用催进NLRP3真菌感染小体的激活卡进而催进真菌感染和双肺挫伤。
 


 

Fig.10 N蛋白质用激发NLRP3感染小体诱惑肺磨损整治

 

依据
 

 

在该深入概述中，深入概述的相关人员能够 概述GEO数据统计库(GSE155106)遇到SARS-CoV-2感柒巨噬细胞系核和DCs会推进丰富细胞系核细胞系数和趋化细胞系数的表述方式。能够 挑选，深入概述的相关人员遇到SARS-CoV-2 N淀粉酶能够 修改密码NLRP3炎性小体，推进发炎细胞系数的表述方式使得小鼠肺挫伤，病况脓毒症建模小鼠的致死。N淀粉酶进行与NLRP3影响，推进NLRP3炎性小体配位聚合，进而修改密码NLRP3炎性小体。提出的提出的，该深入概述成果查证SARS-CoV-2 N淀粉酶能够 NLRP3发炎小体诱惑肺挫伤的新长效机制。

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