豚伝染性下痢ウイルスの非構造タンパク質6は、PI3K/Akt/mTOR軸を介してオートファジーを誘導し、ウイルスの複製を促進する

Nonstructural protein 6 of porcine epidemic diarrhea virus induces autophagy to promote viral replication via the PI3K/Akt/mTOR axis.

• Huixing Lin
• Bin Li
• Mingxing Liu
• Hong Zhou
• Kongwang He
• Hongjie Fan

抄録

豚伝染性下痢ウイルス（PEDV）は、世界中の養豚業に深刻な経済的損失をもたらし、現在もその原因となっています。PEDV と宿主との間の病原メカニズムと免疫制御相互作用については、ほとんど不明のままである。本研究では、腸ブタ上皮細胞（IPEC-J2）におけるオートファジーとPEDVの複製との相互作用を調べた。また、PEDV の構造タンパク質と非構造タンパク質がオートファジープロセスやオートファジー関連シグナル伝達経路に及ぼす影響についても検討した。その結果、PEDVの複製はIPEC-J2細胞のオートファジーフラックスを増加させ、オートファジーはPEDVの複製に有益であることが示され、これが腸管上皮細胞の急速な損傷と新生子豚と仕上期豚の両方でPEDVの病原性が増強された理由の一つである可能性があることが示された。オートファジーをラパマイシンで薬理学的に誘導した場合、IPEC-J2細胞ではPEDVの複製が8.5×10 TCID/mLから8.8×10 TCID/mLに増加した。ヒドロキシクロロキンでオートファジーを薬理学的に抑制すると、PEDV複製は8.5×10 TCID/mLから7.9×10 TCID/mLに減少した。オートファジーの主要な誘導因子であるPEDVタンパク質を同定するために、PEDVの構造タンパク質4種と非構造タンパク質17種をすべて真核生物で発現させた。その結果、PEDVの非構造タンパク質6(nsp6)とORF3はIPEC-J2細胞において有意なオートファジーを誘導することができたが、他のタンパク質はオートファジーを誘導することができなかった。このことから、NSP6 誘導オートファジーは主に PI3K/Akt/mTOR シグナル経路を介して発生していることが示唆されました。これらの結果は、PEDV感染症の生物学的・病態解明を加速させ、効果的な治療法の開発に向けた新たな知見を提供するものである。

Porcine epidemic diarrhea virus (PEDV) has caused, and continues to cause, severe economic losses to the swine industry worldwide. The pathogenic mechanism and immune regulatory interactions between PEDV and the host remain largely unknown. In this study, the interaction between autophagy and PEDV replication in intestinal porcine epithelial (IPEC-J2) cells was investigated. The effects of the structural and nonstructural proteins of PEDV on the autophagy process and the autophagy-related signaling pathways were also examined. The results shown that PEDV replication increased the autophagy flux in IPEC-J2 cells, and that autophagy was beneficial to PEDV replication, which may be one of the reasons for the rapid damage to intestinal epithelial cells and the enhanced virulence of PEDV in both newborn piglets and finishing pigs. When autophagy was pharmacologically induced by rapamycin, PEDV replication increased from 8.5 × 10 TCID/mL to 8.8 × 10 TCID/mL in IPEC-J2 cells. When autophagy was pharmacologically suppressed by hydroxychloroquine, PEDV replication decreased from 8.5 × 10 TCID/mL to 7.9 × 10 TCID/mL. To identify which PEDV proteins were the key inducers of autophagy, all 4 structural proteins and 17 nonstructural proteins of PEDV were eukaryotic expressed. It was found that the nonstructural protein 6 (nsp6) and ORF3 of PEDV were able to induce significant autophagy in IPEC-J2 cells, but the other proteins were unable to induce autophagy. It was indicated that nsp6-induced autophagy mainly occurred via the PI3K/Akt/mTOR signaling pathway. The results accelerate the understanding of the biology and pathogenesis of PEDV infection and provide new insights into the development of effective therapeutic strategies.

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