王曉旭，孫英杰，丁云磊，王桂軍，丁 鏟

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，合肥 223006；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所，上海 200241；3. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，南京 210095）

·綜述·

RNA病毒感染對應(yīng)激顆粒的調(diào)控作用

王曉旭1，孫英杰2，丁云磊3，王桂軍1，丁 鏟2

（1.安徽農(nóng)業(yè)大學(xué)動物科技學(xué)院，合肥 223006；2. 中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院上海獸醫(yī)研究所，上海 200241；3. 南京農(nóng)業(yè)大學(xué)動物醫(yī)學(xué)院，南京 210095）

哺乳動物細(xì)胞受到熱休克、氧化應(yīng)激、營養(yǎng)缺乏或者病毒感染等環(huán)境壓力時，能夠迅速啟動細(xì)胞的壓力應(yīng)答機(jī)制，終止細(xì)胞內(nèi)的蛋白翻譯，在這個過程中，往往會形成應(yīng)激顆粒。應(yīng)激顆粒作為胞漿中終止活動的翻譯起始復(fù)合物的聚集產(chǎn)物，在細(xì)胞的基因表達(dá)和內(nèi)平衡中發(fā)揮著重要的作用。尤其是當(dāng)病毒感染細(xì)胞時，應(yīng)激顆粒的形成可以使細(xì)胞的蛋白翻譯水平大大降低，從而抑制病毒的復(fù)制。然而在病毒的長期進(jìn)化過程中，也衍生出了對抗細(xì)胞壓力應(yīng)答的相應(yīng)機(jī)制，有些病毒甚至可以利用應(yīng)激顆粒中包裹的沉默的轉(zhuǎn)錄本促進(jìn)自身的復(fù)制。本文將著重就RNA病毒對應(yīng)激顆粒的調(diào)控以及最近提出的壓力應(yīng)激與先天性免疫之間的關(guān)系做一綜述。

應(yīng)激顆粒；RNA病毒；調(diào)控機(jī)制；先天性免疫

當(dāng)哺乳動物細(xì)胞遇到環(huán)境壓力時可以迅速形成一種可逆的動態(tài)結(jié)構(gòu)—應(yīng)激顆粒（stress granules， SGs），它能夠降低細(xì)胞整體的翻譯速率。SGs的形成是從停滯組裝的43S和48S核糖體起始復(fù)合物的聚集開始的，它作為一個臨時儲存庫來存放這些復(fù)合物，信使核糖核蛋白（messenger ribonucleo protein, mRNP）向應(yīng)激顆粒中的聚集增加了細(xì)胞的存活幾率，而當(dāng)壓力解除時，這些翻譯復(fù)合物可以迅速被釋放并恢復(fù)蛋白質(zhì)的合成，從而恢復(fù)細(xì)胞內(nèi)穩(wěn)態(tài)。

1 應(yīng)激顆粒的形成機(jī)制

最常見的觸發(fā)應(yīng)激顆粒形成的條件有氧化壓力、營養(yǎng)缺乏或熱應(yīng)激壓力，此時一種eIF2α激酶被激活，這些激酶包括：血紅素調(diào)節(jié)抑制激酶（heme-regulated inhibitor kinase，HRI）、總蛋白調(diào)節(jié)激酶（general control non-derepressible kinase，GCN2）、雙鏈RNA依賴性激酶（protein kinase R，PKR）或PKR樣內(nèi)質(zhì)網(wǎng)激酶（PKR-like endoplasmic reticulum kinase，PEKR），促使真核翻譯起始因子2（eukaryotic initiation factor 2, eIF2）的α亞基被磷酸化，阻止了eIF2B將eIF2-GDP轉(zhuǎn)變成eIF2-GTP，從而將eIF2B滯留于eIF2復(fù)合物之中，進(jìn)一步減少了翻譯起始復(fù)合物eIF2-GTP-Met-tRNAMet[1,2]，抑制細(xì)胞的翻譯過程，造成大量核糖核蛋白的結(jié)合聚集，最終形成應(yīng)激顆粒。其中，不同的蛋白激酶分別被不同的壓力源激活：當(dāng)細(xì)胞處于熱應(yīng)激或缺鐵情況時，HRI被激活；當(dāng)細(xì)胞營養(yǎng)缺乏時，蛋白激酶GCN2被活化；當(dāng)細(xì)胞面對蛋白平展或折疊錯誤的壓力時，PEKR則被激活；而通常病毒感染會因其雙鏈RNA的識別而觸發(fā)PKR的活化，從而引起eIF2α的磷酸化[3]。除了依賴于eIF2α的磷酸化介導(dǎo)應(yīng)激顆粒的形成之外，也有的是通過抑制真核翻譯起始因子4G（eukaryotic initiation factor 4G, eIF4G）或者真核翻譯起始因子4A（eukaryotic initiation factor 4A, eIF4A）的功能來抑制蛋白的翻譯，從而誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的聚集[4-7]。

應(yīng)激顆粒形成的分子機(jī)制包括以下幾個步驟：幾種關(guān)鍵組分RNA結(jié)合蛋白的自身低聚化；蛋白翻譯后的修飾；mRNP在微管上的運(yùn)輸。應(yīng)激顆粒包涵了數(shù)百種RNA互作的蛋白，更有研究顯示超過一百種基因參與了SGs的裝配，因此SGs形成的機(jī)制是多種多樣且相當(dāng)復(fù)雜的[8]，但僅僅攜帶了有限的基因的簡單的病毒卻進(jìn)化出了能夠有效控制應(yīng)激顆粒形成與功能的機(jī)制。

2 SGs成分的多樣性

應(yīng)激顆粒的形成是從停滯的翻譯起始復(fù)合物的聚集開始的，典型的應(yīng)激顆粒以幾種關(guān)鍵的翻譯起始因子（例如eukaryotic initiation factor 4E，eIF4E等）、mRNA和40S核糖體亞基的高濃度聚集為形成標(biāo)志[9-11]。此外，還有許多RNA結(jié)合蛋白（如Y box binding protein 1，YB1等），可能只要是能夠與RNA結(jié)合的蛋白，或者可以強(qiáng)烈的與mRNP互作的蛋白都會存在于SGs中。這些蛋白大多數(shù)都只是暫時儲存于SGs中，并無特殊的生物學(xué)功能與意義。應(yīng)激顆粒中也包含了一些與它的形成密切相關(guān)的重要的標(biāo)志蛋白，特別是G3BP1（Ras GTPasactivating protein-binding protein 1）、TIA1（T-cell intracellular antigen 1）、TIAR（TIA-related protein）、TDRD3（tudor domain containing 3）、HDAC6（histone deacetylase 6）和Caprin1[12-16]。迄今為止的研究結(jié)果表明：在研究病毒與應(yīng)激顆粒的相互作用過程中，一些標(biāo)志蛋白在細(xì)胞質(zhì)中的聚集，并不一定就是應(yīng)激顆粒，即某一兩種應(yīng)激顆粒的標(biāo)志蛋白的聚集，并不能斷定為具有功能的應(yīng)激顆粒的形成[17]。

在應(yīng)激顆粒中有許多標(biāo)志性成分，這些成分與其形成以及功能具有很大的聯(lián)系，并且存在于各種壓力刺激下產(chǎn)生的顆粒中，但是應(yīng)激顆粒的其他組成成分卻會因為不同的壓力刺激而不同。例如，熱休克引起的應(yīng)激顆粒（HS-SGs）中特異性存在熱休克蛋白27（heat shock protein 27，hsp27），而這個蛋白在亞砷酸鈉誘導(dǎo)的SGs（Ars-SGs）中就不存在[9,13,18]。亞硒酸鹽誘導(dǎo)的SGs中存在大多數(shù)典型的翻譯因子，但卻唯獨缺乏翻譯起始因子eIF3b[19]。病毒感染引起細(xì)胞壓力十分特殊，在這類病毒感染性應(yīng)激顆粒（V-SGs）中存在Sam68蛋白，而此蛋白在HS-SGs中并沒有發(fā)現(xiàn)[18]。由此可見，盡管應(yīng)激顆粒作為細(xì)胞壓力應(yīng)答機(jī)制的重要組成部分，存在于各類哺乳動物細(xì)胞中，發(fā)揮著相似的功能，但其組成成份卻不盡相同。

3 病毒對應(yīng)激顆粒的調(diào)節(jié)機(jī)制

病毒感染細(xì)胞后干擾了宿主的多項進(jìn)程，從而激活了細(xì)胞的壓力應(yīng)答。盡管許多病毒在早期感染確實可以引起應(yīng)激顆粒，但是大多數(shù)病毒則可以在某些感染周期中抑制應(yīng)激顆粒的產(chǎn)生。另外值得一提的是，在已知的例子中，幾乎不存在具有功能的應(yīng)激顆粒（包涵有停滯翻譯的復(fù)合物）的細(xì)胞內(nèi)，病毒仍然可以高效率的復(fù)制。這意味著病毒和應(yīng)激顆粒之間存在著一種敵對性的關(guān)系，這也更加便于我們理解人們對應(yīng)激顆粒的功能性定義—具有翻譯沉默和RNA降解的功能的蛋白聚集顆粒。

前面討論到應(yīng)激顆粒的形成方式多種多樣，因此不難推出病毒對應(yīng)激顆粒的調(diào)節(jié)也存在著許多不同的方式。為了便于理解，下面的討論將根據(jù)病毒與應(yīng)激顆?；プ鞯臋C(jī)制不同分成以下三類：病毒對PKR-eIF2α通路的調(diào)控；病毒對SGs核心蛋白的“挾持”；病毒對SGs組分的切割[20]。如圖1所示，病毒對SGs的調(diào)控主要通過抑制PKR的磷酸化、劫持或切割TIA/TIAR、G3BP等SGs核心蛋白來抑制SGs的形成。而其中有一些病毒，雖然可以促進(jìn)eIF2α的磷酸化，但是也可以通過一些其他未知機(jī)制來抑制SGs的形成。由于這些互作大部分是對病毒系統(tǒng)的初步探索，有些甚至存在著爭議，因此這種分類還有待驗證。

圖1 病毒對SGs的調(diào)控作用[21]Fig. 1 The modulation of virus to SGs

3.1 病毒對PKR-eIF2α通路的調(diào)控PKR是細(xì)胞在受到壓力刺激和病毒感染時激活壓力應(yīng)答和先天性免疫的一個重要的傳感器。大多數(shù)的動物病毒都可以觸發(fā)PKR的活化，并且許多病毒也存在著抵抗PKR活性的機(jī)制，這些機(jī)制也會對應(yīng)激顆粒的形成產(chǎn)生影響。PKR的激活和由此產(chǎn)生的翻譯抑制可以強(qiáng)烈誘導(dǎo)SGs形成，但是SGs通過G3BP誘導(dǎo)的mRNP的聚集也引起PKR的活化[7]。這可能是一些病毒也可通過折疊蛋白反應(yīng)來激活PERK，并同樣導(dǎo)致下游SGs形成，但這之間的直接聯(lián)系目前尚未見報道。

在普通感染情況下，A型流感病毒（Influenza A virus，IAV）可以通過病毒非結(jié)構(gòu)蛋白NS1的活化來阻止應(yīng)激顆粒的產(chǎn)生，而NS1蛋白可被自身具有雙鏈RNA綁定結(jié)構(gòu)域活化，從而抑制PKR磷酸化的作用。然而，對不能綁定雙鏈RNA的NS1蛋白突變體的表達(dá)，卻可以引起eIF2α的磷酸化，并引起SGs的聚集。當(dāng)SGs形成后，通過對病毒蛋白NP的檢測，可以得知，病毒的復(fù)制受到了抑制。此外，用NS1突變的病毒感染PKR敲除的細(xì)胞系并不能形成應(yīng)激顆粒[22]，這表明了NS1對PKR的活性的抑制，是IAV抑制應(yīng)激顆粒形成的關(guān)鍵。同樣，用缺失NS1的病毒感染細(xì)胞可以形成應(yīng)激顆粒。NS1蛋白對應(yīng)激顆粒的抑制機(jī)制包括了它與細(xì)胞一個包括RNA結(jié)合蛋白55（RNA-associated protein 55，RAP55）的復(fù)合體的互作[23]。RAP55既存在于應(yīng)激顆粒中也存在于P小體中，并且可能促進(jìn)mRNP在他們之間的穿梭功能。過表達(dá)RAP55可以引起應(yīng)激顆粒，并且抑制病毒的復(fù)制。當(dāng)NS1蛋白缺失時，病毒的NP蛋白與應(yīng)激顆粒共定位，但是在野生型病毒感染時，則轉(zhuǎn)而與P小體共定位。一些有爭議的報道顯示：使用缺失了NS1的突變體病毒感染細(xì)胞，仍然引起了PKR的活化，eIF2α的磷酸化和應(yīng)激顆粒的形成，但是NP蛋白的復(fù)制并沒有發(fā)生改變[24]。這表明了可能不僅僅是不同種的應(yīng)激顆粒存在組成成份的差異，即使是同種病毒感染不同種類型的細(xì)胞也會存在差異（A549細(xì)胞與HeLa細(xì)胞）。

輪狀病毒的病毒蛋白P2、nsP2和nsP5可以積極促進(jìn)PKR和eIF2α的磷酸化，從而控制宿主細(xì)胞的翻譯系統(tǒng)，但這種磷酸化并不影響病毒自身蛋白的合成[25]。用亞砷酸鈉刺激感染了輪狀病毒的細(xì)胞并不能觀察到應(yīng)激顆粒的形成，由此可見，輪狀病毒的感染可以抵制細(xì)胞受到的外源性壓力刺激，但這之間的作用機(jī)制尚不明確。

哺乳動物正呼腸孤病毒（Mammalian orthoreovirus, MRV）在感染早期（6 h）可以誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的形成，使得eIF2α的磷酸化增強(qiáng)，并使細(xì)胞內(nèi)整體的蛋白翻譯受到抑制[26]。有研究表明，MRV誘導(dǎo)的SGs的形成并非依靠某一種蛋白激酶的活化來促進(jìn)eIF2α的磷酸化，而是通過多條途徑激活該反應(yīng)[27]。而在MRV感染的晚期，雖然仍舊能使eIF2α的磷酸化，但是SGs的數(shù)量明顯減少，并且細(xì)胞開始優(yōu)先翻譯病毒的mRNA[26,27]。很有可能MRV存在著另外一條不依賴eIF2α的磷酸化的通路，但這種猜測還有待驗證。

丙型肝炎病毒（Hepatitis C virus，HCV）同樣是依賴eIF2α的磷酸化誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的形成[28,29]。HCV復(fù)制極其緩慢，并且可以持續(xù)改變其對應(yīng)激顆粒的調(diào)控方式：一邊組裝，一邊拆卸，使得細(xì)胞內(nèi)的蛋白表達(dá)處于抑制和未抑制的動態(tài)變化之中。對于應(yīng)激顆粒的拆卸，HCV是通過GADD34介導(dǎo)的eIF2α的去磷酸化來實現(xiàn)的[28]。

傳染性胃腸炎病毒（Transmissible gastroenteritis virus，TGEV）和小鼠肝炎冠狀病毒（Mouse hepatitis virus，MHV）均屬于冠狀病毒屬，在早期感染過程中均可形成包含有TIAR的應(yīng)激顆粒[30,31]。目前還沒有證據(jù)表明TGEV可以在感染后期分解應(yīng)激顆粒。在干擾了SGs的組分PTB后，病毒的蛋白的復(fù)制增加，證明應(yīng)激顆粒的產(chǎn)生可以抑制TGEV的復(fù)制[31]。同樣，在PKR S51A突變體小鼠成纖維細(xì)胞中，MHV的復(fù)制也顯著增強(qiáng)[30]。

3.2 病毒對SGs核心蛋白的“挾持”大多數(shù)的應(yīng)激反應(yīng)都可以從多個層次來調(diào)節(jié)細(xì)胞的基因表達(dá)，其中最顯著的是調(diào)控蛋白翻譯和RNA降解。在最初期的病毒蛋白合成后，正鏈RNA病毒必須將個體基因組從一個招募核糖體的狀態(tài)轉(zhuǎn)變成抑制翻譯的狀態(tài)，以此將核糖體從模板上清除，以便于RNA的復(fù)制。因此，在病毒復(fù)制過程中，細(xì)胞質(zhì)中存在著多種RNA調(diào)控蛋白也就不足為奇了。如果說應(yīng)激顆粒的一些關(guān)鍵因子，如G3BP1、TIA1必須聚集在一起，才能促使應(yīng)激顆粒形成，那么，病毒就可以通過對這些宿主因子的調(diào)控，來重新改變宿主利用這些因子所想達(dá)到的功能和效果。

一些甲病毒屬病毒的非結(jié)構(gòu)蛋白可以與G3BP1互作，形成復(fù)合物[32,35]，例如塞姆里斯森林病毒（Semliki forest virus，SFV）。在SFV感染早期可以使eIF2α磷酸化，誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的形成[36]，而到了后期則可以抑制其形成。SFV的nsP3蛋白可以將G3BP1蛋白包裹在病毒復(fù)制復(fù)合物中，從而抑制了應(yīng)激顆粒的形成[37]。與之相似，Chikungunya病毒的nsP3蛋白也同樣可以通過招募G3BP1蛋白到新型的細(xì)胞質(zhì)顆粒中來抑制應(yīng)激顆粒的形成。這兩種病毒nsP3蛋白與G3BP1與的互作結(jié)構(gòu)域均存在于其羧基端，但其具體位置卻不同。另外，SFV在靠近翻譯起始密碼子的區(qū)域存在翻譯增強(qiáng)子，可以逃避eIF2α磷酸化導(dǎo)致的翻譯抑制作用，并且有利于拆分應(yīng)激顆粒[35,37]。

辛德畢斯病毒（Sindbis virus，SBV/SINV）同樣屬于甲病毒屬，其RNA依賴的RNA聚合酶nsP4蛋白可以與G3BP1和G3BP2互作[32]，而G3BP1又可以與nsP2和nsP3互作，因此就形成了一個復(fù)雜的病毒蛋白酶復(fù)合物[33,34]。在缺乏G3BP1的情況下，病毒的RNA水平并沒有發(fā)生較大的改變，但病毒多聚蛋白水平卻顯著上升。這表明了G3BP1對病毒翻譯的影響遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于對RNA復(fù)制的影響。

黃病毒屬的西尼羅河病毒（West Nile virus，WNV）和登革熱病毒（Dengue virus，DENV）同樣可以抑制亞砷酸鈉誘導(dǎo)的SGs的形成[38]。而這種“挾持”機(jī)制涉及了多個SGs成核的關(guān)鍵蛋白，如TIA1、TIAR和G3BP1。研究表明，西尼羅河病毒不能誘導(dǎo)SGs產(chǎn)生的原因很有可能是賦予了TIAR新的功能——促進(jìn)自身病毒復(fù)制[39,40]。病毒的3'端的莖環(huán)結(jié)構(gòu)可以與TIA1和TIAR結(jié)合，并與細(xì)胞核周圍的復(fù)制酶富集區(qū)共定位，以此來促進(jìn)病毒的復(fù)制[38]。由此可見，病毒對SGs成核的關(guān)鍵蛋白的“挾持”可以防止應(yīng)激顆粒的形成，促進(jìn)自身的復(fù)制。

之前提到的HCV可以通過調(diào)控eIF2α的磷酸化來控制應(yīng)激顆粒，同樣，它也可以通過對應(yīng)激顆粒成分的“挾持”來調(diào)控應(yīng)激顆粒的形成。HCV可以在細(xì)胞質(zhì)形成新型的蛋白聚集，這其中包括了G3BP1、DDX6、RCK/p54、Xrn1等[41]，它們在感染后期與丙肝病毒的核心蛋白共定位成環(huán)狀。而通過干擾DDX6、G3BP1等，HCV的復(fù)制水平也顯著下降[17]，這說明了病毒利用了應(yīng)激顆粒及P小體的成分蛋白來幫助自身的復(fù)制。

3.3 病毒對SGs組分的切割許多的正鏈RNA病毒可以通過表達(dá)一些病毒蛋白酶來裂解宿主的一些重要的蛋白，以此來調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)環(huán)境。迄今為止，只有腸病毒（如脊髓炎灰質(zhì)病毒）已被證實能夠利用蛋白酶來降解細(xì)胞RNA顆粒的相關(guān)因子。脊髓炎灰質(zhì)病毒可以在感染的早期階段形成病毒感染性應(yīng)激顆粒（V-SGs），但到了病毒感染的中后期，病毒就會抑制并分解應(yīng)激顆粒。應(yīng)激顆粒的分解機(jī)制包括了病毒3C蛋白酶對應(yīng)激顆粒成核蛋白G3BP1的切割。G3BP1的切割將其氨基端的蛋白互作結(jié)構(gòu)域和羧基端的RNA識別區(qū)域分開，從而破壞了它對應(yīng)激顆粒形成的聚集作用。在病毒感染后期，通過表達(dá)抑制3C蛋白剪切G3BP1的蛋白突變體可以產(chǎn)生應(yīng)激顆粒，這表明了G3BP1在應(yīng)激顆粒形成中的重要性[42]。而一些與之相矛盾的研究結(jié)果顯示，在一些病毒刺激性應(yīng)激顆粒中，直到病毒感染的后期仍然可以檢測到應(yīng)激顆粒的標(biāo)志分子TIA1[18]，而隨后，人們發(fā)現(xiàn)在這些顆粒中往往缺乏翻譯因子eIF3、eIF4G、eIF4E以及mRNA。這表明了在G3BP1被切割后殘余的TIA1顆粒并不是傳統(tǒng)意義上的富集了失速的翻譯起始復(fù)合物，并能夠抑制細(xì)胞翻譯的應(yīng)激顆粒[11]。因此，脊髓炎灰質(zhì)病毒可能是通過切割G3BP1，來將TIA1從凝集了翻譯起始因子的應(yīng)激顆粒中拆分開來。這些發(fā)現(xiàn)說明了病毒感染引起的應(yīng)激顆粒在功能和結(jié)構(gòu)上都存在著各種差異，因此并不能僅僅通過對幾個應(yīng)激顆粒的標(biāo)志分子的研究就得出可靠的結(jié)論。脊髓灰質(zhì)炎病毒感染可以誘導(dǎo)eIF2α的磷酸化，與此同時可以通過誘導(dǎo)應(yīng)激顆粒的形成來限制細(xì)胞的蛋白合成系統(tǒng)，從而抑制病毒RNA的復(fù)制。而有趣的是，脊髓炎灰質(zhì)病毒可以通過3C蛋白酶切割eIF5B來越過在翻譯起始時對eIF2α的依賴，但是這對于應(yīng)激顆粒的形成并沒有多大的影響[43]。

在小核糖核酸病毒總科中，有另外兩種病毒也可以表達(dá)3C蛋白酶（具有不同的切割特異性），它們同樣可以抑制應(yīng)激顆粒的形成，但是并未有報道稱是切割應(yīng)激顆粒的重要蛋白來發(fā)揮這樣的作用。Theiler氏鼠腦脊髓炎病毒（Theiler’s murine encephalomyelitis virus，TMEV）也可以通過一種未知的病毒蛋白來抑制應(yīng)激顆粒的形成，并且在感染過程中這種蛋白能夠保持G3BP1的完整性[44]。Cricket paralysis virus是小核糖核酸病毒亞族的成員之一，它也可以在不切割G3BP1和TIA-1的旁系同源基因（Rin-8 and Rox）的情況下，在感染后2 h就抑制應(yīng)激顆粒的形成。病毒的3C蛋白酶在細(xì)胞受到壓力的情況下是游離的，而在病毒感染情況下則并非如此，表明還有其他的病毒蛋白影響著它的亞細(xì)胞定位[45]，也預(yù)示著可能還存在著其他未知的重要的應(yīng)激顆粒蛋白分子被切割。

4 應(yīng)激顆粒與先天性免疫

最近，有觀點認(rèn)為細(xì)胞面對病毒感染產(chǎn)生的壓力環(huán)境時的壓力應(yīng)答在很多層面上都與先天性免疫具有著重要的聯(lián)系。壓力應(yīng)答的過程中，或多或少都會有先天性免疫相關(guān)蛋白成分的參與，而這其中，有些蛋白成分還起到至關(guān)重要的作用。

PKR是一個典型的干擾素應(yīng)答蛋白分子，它能夠與病毒的RNA結(jié)合，感知細(xì)胞內(nèi)病毒核酸的存在情況，介導(dǎo)下游的干擾素反應(yīng)。與此同時，PKR的活化誘導(dǎo)了eIF2α的磷酸化，阻滯了細(xì)胞內(nèi)的翻譯進(jìn)程，引起應(yīng)激顆粒的產(chǎn)生。在對許多病毒的研究中，人們都發(fā)現(xiàn)缺失了PKR的MEF細(xì)胞失去了產(chǎn)生應(yīng)激顆粒的能力，由此可以看出PKR在細(xì)胞壓力應(yīng)答中的重要地位。更有研究表明，PKR還參與細(xì)胞的生長調(diào)控，它可以磷酸化胰島素受體基質(zhì)1（insulin receptor substrate 1，IRS1）[46]，從而參與細(xì)胞新陳代謝。此外，PKR在細(xì)菌和雙鏈RNA病毒感染時，還可以激活炎性小體和巨噬細(xì)胞的應(yīng)答作用，引起細(xì)胞因子IL-1b和HMGB1的釋放[47]。在先天性免疫的轉(zhuǎn)錄應(yīng)答中，PKR也發(fā)揮著重要作用[48-50]。由此可見，多種細(xì)胞內(nèi)的營養(yǎng)應(yīng)答與病原免疫反應(yīng)都可以通過PKR這樣的效應(yīng)蛋白相互關(guān)聯(lián)。

最新的研究表明，細(xì)胞的壓力應(yīng)答，往往會通過一些蛋白的聚集而與先天性免疫相關(guān)聯(lián)。RIG-I樣受體（RIG-I、MDA5、LGP2）是先天性免疫中識別RNA病毒的一類重要的模式識別受體，可以介導(dǎo)干擾素的產(chǎn)生，從而發(fā)揮抗病毒的作用。而在對細(xì)胞壓力應(yīng)答的研究中，人們發(fā)現(xiàn)在用亞砷酸鈉刺激細(xì)胞后，RIG-I樣受體可以進(jìn)入應(yīng)激顆粒之中。同樣，用缺失了NS1的突變體流感病毒感染細(xì)胞后，RIG-I樣受體同樣可以被包裹入應(yīng)激顆粒之中[24]。但這種互作和共定位能夠發(fā)揮什么樣的功能，目前仍舊不是十分清楚。在對缺失NS1的突變體流感病毒的研究中，甚至發(fā)現(xiàn)病毒的RNA也進(jìn)入了應(yīng)激顆粒之中[24]。而其他的病毒，如脊髓炎灰質(zhì)病毒的RNA則不能進(jìn)入病毒感染誘導(dǎo)的應(yīng)激顆粒之中，在這之中，某些被突變的病毒蛋白（如流感NS1蛋白）可能對應(yīng)激顆粒的形成、組分及功能發(fā)揮著重要的影響。

綜合這類研究，我們不難發(fā)現(xiàn)，細(xì)胞的壓力應(yīng)答，在各種方面都與先天性免疫有著千絲萬縷的聯(lián)系，而這其中的機(jī)制目前仍舊不甚明朗，有待于后期的研究來揭示細(xì)胞中各類先天性免疫信號通路與細(xì)胞壓力應(yīng)答之間的聯(lián)系及其在功能上的相互影響。

5 結(jié)語

在病毒感染引起的細(xì)胞各類應(yīng)答反應(yīng)中，壓力應(yīng)答仍舊是一類相對較新的領(lǐng)域。雖然目前已經(jīng)有大量的關(guān)于各類病毒對應(yīng)激顆粒操縱的報道，但是目前人們對這其中的作用機(jī)制仍然知之甚少。

當(dāng)細(xì)胞面對壓力環(huán)境時，細(xì)胞內(nèi)的應(yīng)答反應(yīng)是廣泛且復(fù)雜的，它能夠動員起細(xì)胞內(nèi)的各種成分來調(diào)控mRNA的活化與沉默，使之處于一種最優(yōu)化的動態(tài)平衡之中。而病毒，作為引起細(xì)胞壓力環(huán)境的強(qiáng)大的誘因，往往也能夠迅速調(diào)集這些細(xì)胞內(nèi)的變化情況，進(jìn)化出多種機(jī)制抵抗細(xì)胞對它的抑制，甚至直接利用細(xì)胞的這種應(yīng)激來幫助自身的復(fù)制。由于應(yīng)激顆粒形成機(jī)制的復(fù)雜性，我們至今仍未能完全了解應(yīng)激顆粒形成的具體過程。目前我們知道的關(guān)于病毒對應(yīng)激顆粒的作用機(jī)制僅僅是由各類研究結(jié)果拼湊而成，并不能形成一個完整的機(jī)制系統(tǒng)。

此外，SGs形成后產(chǎn)生的各類壓力信號，介導(dǎo)先天性免疫的抗病毒反應(yīng)的機(jī)制也需要引起更多的重視。目前已知SGs在許多層面上都與先天性免疫相互關(guān)聯(lián)，因此，在對于應(yīng)激顆粒的研究中可能會發(fā)現(xiàn)一些在抗病毒治療中具有價值的廣譜的作用位點。

[1] Kedersha N, Chen S, Gilks N, et al. Evidence that ternary complex (eIF2-GTP-tRNA(i)(Met))-deficient preinitiation complexes are core constituents ofmammalian stress granules[J]. Mol Biol Cell, 2002, 13(1): 195-210.

[2] Wek R C, Jiang H Y, Anthony T G. Coping with stress: eIF2 kinases and translational control[J]. Biochem Soc Trans, 2006, 34(Pt 1): 7-11.

[3] Montero H, Trujillo-Alonso V. Stress granules in the viral replication cycle[J]. Viruses, 2011, 3(11): 2328-2338.

[4] Dang Y, Kedersha N, Low W K, et al. Eukaryotic initiation factor 2alpha-independent pathway of stress granule induction by the natural product pateamine A[J]. J Biol Chem, 2006, 281(43): 32870-32878.

[5] Mazroui R, Sukarieh R, Bordeleau M E, et al. Inhibition of ribosome recruitment induces stress granule formation independently of eukaryotic initiation factor 2alpha phosphorylation[J]. Mol Biol Cell, 2006, 17(10): 4212-4219.

[6] Emara M M, Fujimura K, Sciaranghella D, et al. Hydrogen peroxide induces stress granule formation independent of eIF2alpha phosphorylation[J]. Biochem Biophys Res Commun, 2012, 423(4): 763-769.

[7] Reineke L C, Dougherty J D, Pierre P, et al. Large G3BP-induced granules trigger eIF2alpha phosphorylation[J]. Mol Biol Cell, 2012, 23(18): 3499-3510.

[8] Ohn T, Kedersha N, Hickman T, et al. A functional RNAi screen links O-GlcNAc modification of ribosomal proteins to stress granule and processing body assembly[J]. Nat Cell Biol, 2008, 10(10): 1224-1231.

[9] Kedersha N L, Gupta M, Li W, et al. RNA-binding proteins TIA-1 and TIAR link the phosphorylation of eIF-2 alpha to the assembly of mammalian stress granules[J]. J Cell Biol, 1999, 147(7): 1431-1442.

[10] Kedersha N, Stoecklin G, Ayodele M, et al. Stress granules and processing bodies are dynamically linked sites of mRNP remodeling[J]. J Cell Biol, 2005, 169(6): 871-884.

[11] White J P, Lloyd R E. Poliovirus unlinks TIA1 aggregation and mRNA stress granule formation[J]. J Virol, 2011, 85(23): 12442-12454.

[12] Tourriere H, Chebli K, Zekri L, et al. The RasGAP-associated endoribonuclease G3BP assembles stress granules[J]. J Cell Biol, 2003, 160(6): 823-831.

[13] Gilks N, Kedersha N, Ayodele M, et al. Stress granule assembly is mediated by prion-like aggregation of TIA-1[J]. Mol Biol Cell, 2004, 15(12): 5383-5398.

[14] Goulet I, Boisvenue S, Mokas S, et al. TDRD3, a novel Tudor domain-containing protein, localizes to cytoplasmic stress granules[J]. Hum Mol Genet, 2008, 17(19): 3055-3074.

[15] Kwon S, Zhang Y, Matthias P. The deacetylase HDAC6 is a novel critical component of stress granules involved in the stress response[J]. Genes Dev, 2007, 21(24): 3381-3394.

[16] Solomon S, Xu Y, Wang B, et al. Distinct structural features of caprin-1 mediate its interaction with G3BP-1 and its induction of phosphorylation of eukaryotic translation initiation factor 2alpha, entry to cytoplasmic stress granules, and selective interaction with a subset of mRNAs[J]. Mol Cell Biol, 2007, 27(6): 2324-2342.

[17] Ariumi Y, Kuroki M, Kushima Y, et al. Hepatitis C virus hijacks P-body and stress granule components around lipid droplets[J]. J Virol, 2011, 85(14): 6882-6892.

[18] Piotrowska J, Hansen S J, Park N, et al. Stable formation of compositionally unique stress granules in virusinfected cells[J]. J Virol, 2010, 84(7): 3654-3665.

[19] Fujimura K, Sasaki A T, Anderson P. Selenite targets eIF4E-binding protein-1 to inhibit translation initiation and induce the assembly of non-canonical stress granules[J]. Nucleic Acids Res, 2012, 40(16): 8099-8110.

[20] Lloyd R E. Regulation of stress granules and P-bodies during RNA virus infection[J]. Wiley Interdiscip Rev RNA, 2013, 4(3): 317-331.

[21] Lloyd R E. How do viruses interact with stress-associated RNA granules?[J]. PLoS Pathog, 2012, 8(6): e1002741.

[22] Khaperskyy D A, Hatchette T F, Mccormick C. Influenza A virus inhibits cytoplasmic stress granule formation[J]. FASEB J, 2012, 26(4): 1629-1639.

[23] Mok B W, Song W, Wang P, et al. The NS1 protein of influenza A virus interacts with cellular processing bodies and stress granules through RNA-associated protein 55 (RAP55) during virus infection[J]. J Virol, 2012, 86(23): 12695-12707.

[24] Onomoto K, Jogi M, Yoo J S, et al. Critical role of an antiviral stress granule containing RIG-I and PKR in viral detection and innate immunity[J]. PLoS One, 2012, 7(8): e43031.

[25] Montero H, Rojas M, Arias C F, et al. Rotavirus infection induces the phosphorylation of eIF2alpha but preventsthe formation of stress granules[J]. J Virol, 2008, 82(3): 1496-1504.

[26] Qin Q, Carroll K, Hastings C, et al. Mammalian orthoreovirus escape from host translational shutoff correlates with stress granule disruption and is independent of eIF2alpha phosphorylation and PKR[J]. J Virol, 2011, 85(17): 8798-8810.

[27] Qin Q, Hastings C, Miller C L. Mammalian orthoreovirus particles induce and are recruited into stress granules at early times postinfection[J]. J Virol, 2009, 83(21): 11090-11101.

[28] Ruggieri A, Dazert E, Metz P, et al. Dynamic oscillation of translation and stress granule formation mark the cellular response to virus infection[J]. Cell Host Microbe, 2012, 12(1): 71-85.

[29] Garaigorta U, Heim M H, Boyd B, et al. Hepatitis C virus (HCV) induces formation of stress granules whose proteins regulate HCV RNA replication and virus assembly and egress[J]. J Virol, 2012, 86(20): 11043-11056.

[30] Raaben M, Groot Koerkamp M J, Rottier P J, et al. Mouse hepatitis coronavirus replication induces host translational shutoff and mRNA decay, with concomitant formation of stress granules and processing bodies[J]. Cell Microbiol, 2007, 9(9): 2218-2229.

[31] Sola I, Galan C, Mateos-Gomez P A, et al. The polypyrimidine tract-binding protein affects coronavirus RNA accumulation levels and relocalizes viral RNAs to novel cytoplasmic domains different from replicationtranscription sites[J]. J Virol, 2011, 85(10): 5136-5149.

[32] Cristea I M, Rozjabek H, Molloy K R, et al. Host factors associated with the Sindbis virus RNA-dependent RNA polymerase: role for G3BP1 and G3BP2 in virus replication[J]. J Virol, 2010, 84(13): 6720-6732.

[33] Frolova E, Gorchakov R, Garmashova N, et al. Formation of nsP3-specific protein complexes during Sindbis virus replication[J]. J Virol, 2006, 80(8): 4122-4134.

[34] Gorchakov R, Garmashova N, Frolova E, et al. Different types of nsP3-containing protein complexes in Sindbis virus-infected cells[J]. J Virol, 2008, 82(20): 10088-10101.

[35] Fros J J, Domeradzka N E, Baggen J, et al. Chikungunya virus nsP3 blocks stress granule assembly by recruitment of G3BP into cytoplasmic foci[J]. J Virol, 2012, 86(19): 10873-10879.

[36] Mcinerney G M, Kedersha N L, Kaufman R J, et al. Importance of eIF2alpha phosphorylation and stress granule assembly in alphavirus translation regulation[J]. Mol Biol Cell, 2005, 16(8): 3753-3763.

[37] Panas M D, Varjak M, Lulla A, et al. Sequestration of G3BP coupled with efficient translation inhibits stress granules in Semliki Forest virus infection[J]. Mol Biol Cell, 2012, 23(24): 4701-4712.

[38] Emara M M, Brinton M A. Interaction of TIA-1/TIAR with West Nile and dengue virus products in infected cells interferes with stress granule formation and processing body assembly[J]. Proc Natl Acad Sci U S A, 2007, 104(21): 9041-9046.

[39] Emara M M, Liu H, Davis W G, et al. Mutation of mapped TIA-1/TIAR binding sites in the 3' terminal stem-loop of West Nile virus minus-strand RNA in an infectious clone negatively affects genomic RNA amplification[J]. J Virol, 2008, 82(21): 10657-10670.

[40] Li W, Li Y, Kedersha N, et al. Cell proteins TIA-1 and TIAR interact with the 3' stem-loop of the West Nile virus complementary minus-strand RNA and facilitate virus replication[J]. J Virol, 2002, 76(23): 11989-12000.

[41] Pager C T, Schutz S, Abraham T M, et al. Modulation of hepatitis C virus RNA abundance and virus release by dispersion of processing bodies and enrichment of stress granules[J]. Virology, 2013, 435(2): 472-484.

[42] White J P, Cardenas A M, Marissen W E, et al. Inhibition of cytoplasmic mRNA stress granule formation by a viral proteinase[J]. Cell Host Microbe, 2007, 2(5): 295-305.

[43] White J P, Reineke L C, Lloyd R E. Poliovirus switches to an eIF2-independent mode of translation during infection[J]. J Virol, 2011, 85(17): 8884-8893.

[44] Borghese F, Michiels T. The leader protein of cardioviruses inhibits stress granule assembly[J]. J Virol, 2011, 85(18): 9614-9622.

[45] Khong A, Jan E. Modulation of stress granules and P bodies during dicistrovirus infection[J]. J Virol, 2011, 85(4): 1439-1451.

[46] Yang X, Nath A, Opperman M J, et al. The doublestranded RNA-dependent protein kinase differentially regulates insulin receptor substrates 1 and 2 in HepG2 cells[J]. Mol Biol Cell, 2010, 21(19): 3449-3458.

[47] Lu B, Nakamura T, Inouye K, et al. Novel role of PKR ininflammasome activation and HMGB1 release[J]. Nature, 2012, 488(7413): 670-674.

[48] Taghavi N, Samuel C E. Protein kinase PKR catalytic activity is required for the PKR-dependent activation of mitogen-activated protein kinases and amplification of interferon beta induction following virus infection[J]. Virology, 2012, 427(2): 208-216.

[49] Steele L, Errington F, Prestwich R, et al. Proinflammatory cytokine/chemokine production by reovirus treated melanoma cells is PKR/NF-kappaB mediated and supports innate and adaptive anti-tumour immune priming[J]. Mol Cancer, 2011, 10: 20.

[50] Garcia M A, Gil J, Ventoso I, et al. Impact of protein kinase PKR in cell biology: from antiviral to antiproliferative action[J]. Microbiol Mol Biol Rev, 2006, 70(4): 1032-1060.

REGULATION OF STRESS GRANULES DURING RNA VIRUS INFECTION

WANG Xiao-xu1, SUN Ying-jie2, DING Yun-lei3, WANG Gui-jun1, DING Chan2
(1. College of Animal Science &Technology, Anhui Agricultural University, Hefei 223006, China; 2. Shanghai Veterinary Research Institute, CAAS, Shanghai 200241, China; 3. College of Veterinary Medicine, Nanjing Agricultural University, Nanjing210095, China)

Stress granules (SGs) are reversible dynamic structures that rapidly form when mammalian cells encounter environmental stress like heat shock, oxidative, nutrient deprivation, or viral infection, which can reduce global translation rates. As the complexes of stalled translation factor, SGs play major roles in gene expression and homeostasis. When virus infects host cells, the formation of SGs can greatly reduce the level of protein translation, thereby inhibit viral replication. Yet simple viruses have evolved effi cient means to resist the stress responses, some of them even can use the silent transcripts involved in SGs to increase their replication. This review covers the range of interactions between RNA viruses and SGs and discusses the newly described interactions between stress responses and innate immune responses.

Stress granules; RNA virus; regulation system; innate immune

S852.42

：A

1674-6422（2014）04-0072-09

2014-02-19

863計劃（2011AA10A209）；公益性行業(yè)(農(nóng)業(yè))科研專項（201003012）

王曉旭，女，碩士研究生，預(yù)防獸醫(yī)學(xué)專業(yè)

丁鏟，E-mail: shoveldeen@shvri.ac.cn；王桂軍，E-mail：wangguijun@ahau.edu.cn