马立克氏病病毒跨膜蛋白干扰MHC-I抗原呈递的分子机制研究

Marek’s disease virus (MDV) is a T lymphotropic virus that induces tumors and immunosuppression in infected chickens, which severely impedes virus-specific cellular immune responses. Inhibition of the MHC-I (Major histocompatibility complex class I) antigen presentation pathway represents one of the strategies evolved by MDV to evade cellular immunity; however, the detailed mechanism remains elusive. Phylogenetic analyses revealed that the structures of MDV transmembrane proteins pUL43 and pUL56 shared great similarity to those of MHC-I inhibitors encoded by other herpesviruses, implying that these two MDV proteins might be involved in regulation of the surface distribution of MHC-I molecules and thus affect T cell responses. To verify such a hypothesis, the research project focuses on the generation of pUL43- and pUL56-deficient viral mutants by reverse genetic manipulation and examines the effects of the two proteins on the surface expression of MHC-I molecules. Techniques, such as Pulse-chase assay, pharmaceutical inhibition and RNA interference, will be applied to analyze the synthesis and endocytic processes of MHC-I molecules after infection with MDV variants. These experimental efforts are supposed to determine the fundamental roles of MDV pUL43 and pUL56 proteins in MHC-I downregulation. Collectively, this project will help to elucidate the molecular mechanism of MDV transmembrane proteins in interfering with the MHC-I presentation pathway. Novel targets for vaccine optimization to improve specific cellular immunity against MDV will hopefully be identified.

马立克氏病病毒(MDV)是一种嗜T淋巴细胞病毒，能引起鸡的肿瘤和免疫抑制，严重影响宿主的病毒特异性细胞免疫反应。抑制感染细胞的MHC-I抗原呈递过程是MDV躲避细胞免疫的策略之一，但其具体机制尚不明确。通过系统进化分析发现MDV跨膜蛋白pUL43和pUL56的结构与其他疱疹病毒编码的MHC-I干扰蛋白有高度相似性，推测这两个蛋白可能参与调节MHC-I分子在细胞表面的分布从而影响T细胞反应。为验证这种假设，本项目拟通过反向遗传操作构建缺失这两个基因的MDV突变体，观察这两个跨膜蛋白的缺失对细胞表面MHC-I分子表达的影响。再利用Pulse-chase、药物抑制、RNA干扰等技术分析突变体感染后细胞内MHC-I分子的合成及内吞过程，以确定MHC-I分子表达下调的根本原因。本研究将阐明MDV跨膜蛋白干扰MHC-I呈递的分子机制，为优化疫苗设计和提高针对MDV的特异性细胞免疫寻找新的靶点。

马立克氏病病毒（MDV）感染引起的马立克氏病（MD），是一种以鸡全身发生肿瘤为特征的传染病，能破坏鸡的免疫系统并造成严重的免疫抑制。MDV自身携带的较大基因组使病毒可能选择多种策略，逃避宿主固有免疫和适应性免疫应答。长期以来细胞毒性T淋巴细胞（CTL）被认为是保护鸡不发生MD的重要免疫细胞亚群。然而，MDV在溶细胞感染阶段能导致培养细胞表面主要组织相容性复合物I（MHC-I）的表达下调，该现象可能是造成CTL无法有效发挥抗肿瘤作用的重要原因。MDV可能存在多个介导MHC-I分子下调的蛋白。通过与其它α-疱疹病毒下调MHC-I的蛋白比较分析后，我们发现pUL43和pUL56这两个跨膜蛋白有高度保守的结构域，推测这两个蛋白可能也具有类似功能。为此，本项目在细胞水平上研究了这两个蛋白的亚细胞定位、表达时序及抑制MHC-I表达的途径。pUL43和pUL56蛋白在转染和感染细胞中定位于高尔基体，呈囊泡状分布，跨膜域缺失的蛋白分散于胞浆。通过合成多肽制备了pUL43和pUL56蛋白的特异性多克隆抗体，我们利用这些抗体检测MDV感染后两个跨膜蛋白的表达变化，pUL43在感染后12h表达，而pUL56在感染后24h表达，这提示它们可能各自独立发挥作用。pUL56蛋白的分子量比理论预测大约18kDa，并存在磷酸化形式，说明目前公共数据库中UL56基因的注释不完整还存在其它未知序列。与已知其它病毒的同源蛋白不同，MDVpUL43和pUL56蛋白在转染细胞中能独立引起细胞表面MHC-I分子下调。不同药物抑制剂处理后，发现两个蛋白是通过泛素-蛋白酶体途径阻止细胞表面MHC-I分子递呈。本项目的研究结果明确了MDV两个跨膜蛋白干扰MHC-I的作用，为设计更有效的MD活载体疫苗或开发药物抑制剂提供新的思路。