武大病毒国重姚镜团队揭示TRPV2-Ca2+-LRMDA信号轴促进病毒感染的作用机制

2022-11-04 02:11

瞬时受体势通道香草素亚型2 （transient receptor potential vanilloid ion channel subtypes 2, TRPV2）是一种对Ca²⁺具有较高选择通透性的通道。研究结果表明TRPV2通道在神经组织和非神经组织广泛分布，参与调控伤害性感受形成、神经轴突发育和心脏结构与功能维持等复杂多样的功能，但其在髓系免疫细胞中的功能尚不明确【1】。

近日，武汉大学生科院病毒学国家重点实验室姚镜课题组在Advanced Science杂志上发表了题为The transient receptor potential vanilloid 2 (TRPV2) channel facilitates virus infection through the Ca²⁺-LRMDA axis in myeloid cells的文章，科研人员发现在髓系特异性敲除Trpv2基因或者利用药物抑制TRPV2通道活性能够引起细胞内的Ca²⁺浓度下降，而Ca²⁺浓度的下降会下调一种与细胞骨架蛋白相互作用的Lrmda基因的表达，进而破坏细胞膜的张力与流动性，从而阻抑多种病毒对细胞或动物的侵染，提示TRPV2-Ca²⁺-LRMDA信号轴是抗病毒感染的新途径。

在本项研究中，研究人员首先发现TRPV2通道在小鼠骨髓来源的树突状细胞 (Bone Marrow-Drived Dendritic Cells, BMDCs)和巨噬细胞(Bone Marrow-Drived Macrohages, BMDMs) 中大量表达，且具有良好的离子通道活性。接着，研究人员利用CRISPR-Cas9技术构建了髓系特异性敲除Trpv2的小鼠（Lyz2-Cre;Trpv2^fl/fl），发现敲除TRPV2可以显著抑制单纯疱疹病毒（HSV-1）及水疱性口炎病毒（VSV）病毒感染髓系细胞，并且可以延长病毒感染小鼠的生存期及降低多器官中的病毒滴度。

接着，研究人员利用TRPV2通道抑制剂SKF96365抑制TRPV2的离子通道活性，发现给予SKF96365药物同样能够有效抑制多种病毒感染，且有趣的是在病毒感染前或病毒感染的同时注射SKF96365均可以延长HSV-1或VSV病毒感染后小鼠的生存期。研究人员进而筛选得到了影响TRPV2通透钙离子的关键位点E572，对其进行突变能够降低经由TRPV2内流进入细胞内的Ca²⁺量。在此基础上，科研人员为了判明Ca²⁺在病毒感染中的重要作用还进一步开展了一系列的基因回补实验，在Trpv2^-/-细胞中表达TRPV1（该通道蛋白在髓系细胞中不表达）或回补TRPV2，可促进病毒的感染，而回补TRPV1^{D646N-E648/651Q}或TRPV2^E572Q（钙离子非通透的突变）则显著抑制病毒感染，表明TRPV2促进病毒感染的过程依赖于其对Ca²⁺的通透活性。

接下来，研究人员针对TRPV2所介导的Ca²⁺究竟是如何抑制病毒感染的进行研究。病毒成功进入宿主细胞是建立有效感染的第一步，包括附着在质膜上和随后穿透质膜进入细胞膜的过程【2】。研究人员发现多种病毒均难以穿透Trpv2^-/-的髓系细胞的细胞膜，随后研究人员发现是Trpv2基因的缺失或对TRPV2通道活性的抑制使得细胞内的Ca²⁺浓度下降，Ca²⁺浓度的下降会下调一种与细胞骨架蛋白相互作用的Lrmda基因的表达，进而破坏细胞膜的张力（integrin-mediated force）与流动性，从而抑制病毒穿透质膜的过程。与此观察相一致的是，直接敲低Lrmda基因的表达也能够限制病毒对细胞的感染；而如果在Trpv2基因缺失的细胞中回补Lrmda可部分恢复细胞膜的张力与流动性，以及病毒的入侵。