Function and Mechanism of Viperin, a radical SAM antiviral protein
自由基SAM抗病毒蛋白Viperin的功能和机制
基本信息
- 批准号:9375148
- 负责人:
- 金额:$ 25.05万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2017
- 资助国家:美国
- 起止时间:2017-06-26 至 2019-05-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:Antiviral AgentsBiochemicalBiologicalBiologyBunyamwera virusCatalytic DomainCell physiologyCellsChemistryChikungunya virusCollaborationsComplexCrystallizationCytidineCytomegalovirusDNA VirusesDNA-Directed DNA PolymeraseDNA-Directed RNA PolymeraseDataDevelopmentEncephalitis VirusesEndoplasmic ReticulumEnzymesExploratory/Developmental GrantFuture GenerationsGenetic TranscriptionHIVHepatitis CHumanImmunoprecipitationIn VitroInfluenza A virusInterferonsIsotope LabelingJapanese encephalitis virusLecithinLigandsLipidsMediatingMembraneMethodsPhosphatidylethanolaminePoisoningPolymerasePositioning AttributeProcessProductionPropertyProteinsPublic HealthRNA VirusesReactionResolutionRoentgen RaysRoleS-AdenosylmethionineSignal PathwaySignal TransductionSignaling MoleculeSindbis VirusSiteSpectrum AnalysisStructureTestingTicksTransferaseViralViral ProteinsVirusVirus DiseasesWest Nile virusWorkYeastsanalogbaseexperimental studyhigh riskimprovedin vivoinfluenzavirusinsightlipid biosynthesismembernovelnovel therapeutic interventionprogramstranscriptome sequencingtripolyphosphateviperinviral RNAyeast two hybrid system
项目摘要
Viral infections of all kinds continue to represent major public health challenges and demand new therapeutic
strategies. Viperin (virus-inhibitory protein, endoplasmic reticulum associated, interferon (IFN) inducible), a
member of the radical S-adenosylmethionine (RS) superfamily of enzymes, is an interferon inducible protein
that inhibits the replication of a remarkable range of viruses, including Chikungunya virus, Bunyamwera virus,
Tick-born encephalitis virus, influenza A virus, human cytomegalovirus, West Nile virus, hepatitis C virus,
sindbis virus, Japanese encephalitis virus, HIV and numerous other DNA and RNA viruses. Viperin has been
suggested to elicit these far-reaching antiviral activities through interaction or co-localization with a large
number of functionally unrelated host and viral proteins. All of these interactions are based on indirect methods
(e.g., yeast-two-hybrid and immunoprecipitation), and none have been validated by direct biochemical
approaches. The mechanisms underlying viperin’s sweeping antiviral activity remain enigmatic and it is unclear
how a single protein (i.e., viperin) can participate in such a broad playlist of interactions to inhibit this wide
array of viruses. Instead, we favor a more general mechanistic explanation for these antiviral activities; one
that involves a viperin-mediated enzymatic transformation that modulates specific cellular processes common
to all of these viruses.
We demonstrate that, contrary to all previous work, viperin converts cytidine triphosphate (CTP) to a
novel CTP-related triphosphate via an S-adenosylmethionine (SAM)-dependent radical mechanism
analogous to other members of the RS superfamily. The in vivo function of this new molecules remains
to be defined; but may include 1) selective “poisoning” of viral RNA and DNA polymerases, 2)
modulation/inhibition of cytidylyl transferases, which use CTP as a substrate, and are required for lipid
biosynthesis (e.g., phosphatidylethanolamine, phosphatidylcholine) and 3) a role as a novel signaling
molecule. All of these possibilities would provide a unified mechanism for viperin antiviral function, as each
proposed mechanism relies on the radical-based enzymatic properties of viperin to modulate fundamental
processes (replication, membrane dynamics and signaling) critical to all viral species. Our Specific Aims are:
Aim 1: Unambiguously define the structure of the new CTP-derived molecule and the mechanistic
details of its production.
Aim 2: Determine the in vivo role of the CTP-derived molecule.
Aim 3: Determine the X-ray structures of viperin alone, with substrate and with product.
各种病毒感染继续代表着重大的公共卫生挑战,并要求新疗法
策略。耐蛋白(病毒抑制蛋白,内质网相关,干扰素(IFN)诱导),A
酶的自由基S-腺苷甲硫代(RS)超家族的成员是一种干扰素诱导蛋白
这抑制了包括Chikungunya病毒,Bunyamwera病毒在内的多种病毒的复制
tick出生的脑炎病毒,影响力病毒,人类巨细胞病毒,西尼罗河病毒,丙型肝炎病毒,
信德氏病毒,日本脑炎病毒,HIV以及许多其他DNA和RNA病毒。 viperin曾经
建议通过与大的相互作用或共定位来引起这些深远的抗病毒活性
功能无关的宿主和病毒蛋白的数量。所有这些相互作用均基于间接方法
(例如,酵母2杂交和免疫沉淀),没有直接生化验证
方法。 viperin扫描抗病毒活性的基础机制仍然神秘,还不清楚
单一蛋白(即耐蛋白)如何参与如此广泛的相互作用播放列表以抑制这种宽度
一系列病毒。取而代之的是,我们赞成对这些抗病毒活性的更通用的机械解释。一
涉及耐蛋白介导的酶转化,该酶转化调节特定的细胞过程常见
所有这些病毒。
我们证明,与所有先前的工作形成对比,耐蛋白将三磷酸细胞磷酸酯(CTP)转换为
新型CTP相关的三磷酸通过S-腺苷硫氨酸(SAM)依赖性自由基机理
类似于RS超家族的其他成员。该新分子的体内功能仍然存在
被定义;但可能包括1)病毒RNA和DNA聚合酶的选择性“中毒”,2)
使用CTP作为底物的胞质转移的调节/抑制作用,是脂质所必需的
生物合成(例如,磷脂酰甲醇胺,磷脂酰胆碱)和3)作为一种新的信号传导的作用
分子。所有这些可能性都将为耐毒素抗病毒功能提供统一的机制,因为
提出的机制依赖于基于自由基的酶酶特性来调节基本
对所有病毒规格至关重要的过程(复制,膜动力学和信号传导)。我们的具体目的是:
AIM 1:明确定义了新的CTP衍生分子的结构和机械
其生产的细节。
目标2:确定CTP衍生分子的体内作用。
AIM 3:单独使用底物和产物确定耐蛋白蛋白的X射线结构。
项目成果
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