Understanding the OAS/RNase L pathway during pathogenic viral infections

了解病原性病毒感染期间的 OAS/RNase L 途径

基本信息

  • 批准号:
    10714902
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 48.3万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
  • 财政年份:
    2023
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2023-09-15 至 2028-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

PROJECT SUMMARY Ribonuclease L (RNase L) is a key component of the mammalian innate antiviral response. For decades, RNase L was presumed to reduce viral protein synthesis by cleaving ribosomes to arrest translation. However, we and others recently demonstrated that RNase L-cleaved ribosomes are translation-competent, and that pathogenic viruses can synthesize proteins despite activating RNase L. These observations have revealed a significant gap in knowledge regarding how RNase L functions and how viruses evade it. We have demonstrated that RNase L rapidly degrades nearly all cellular mRNAs upon activation. This activity regulates three cellular processes that have expanded our understanding of RNase L and that have elucidated how pathogenic viruses evade and potentially hijack RNase L functions. First, RNase L reprograms translation to an antiviral state by degrading constitutively expressed cellular mRNAs while sparing host mRNAs encoding antiviral proteins (e.g., type I interferons), which permits antiviral protein synthesis. Importantly, the mRNAs encoded by several pathogenic viruses (e.g., dengue virus) similarly evade RNase L-mediated mRNA decay, thus permitting viral protein synthesis. This observation has elucidated how pathogenic viruses synthesize proteins despite activating RNase L. This application proposes to characterize the RNase L-mediated mRNA decay pathway and determine how host and viral mRNAs evade it. Second, RNase L activation triggers the inhibition of nuclear mRNA export. This is a critical antiviral mechanism that antagonizes influenza A virus protein synthesis, but it also downregulates the expression of host antiviral proteins (e.g., type I interferons). Importantly, pathogenic viruses (e.g., dengue virus) activate this RNase L-dependent pathway, resulting in sequestration of host antiviral mRNAs in the nucleus. This observation suggests that viruses potentially hijack this function of RNase L to limit host antiviral protein production. This application aims to determine how RNase L inhibits mRNA export, the breadth of viruses it antagonizes, how it impacts host antiviral gene expression during pathogenic viral infections. Third, RNase L regulates the assembly of cytoplasmic antiviral ribonucleoprotein complexes. Specifically, RNase L inhibits the assembly of stress granules and promotes the assembly of an alternative stress granule-like ribonucleoprotein complex termed RNase L-dependent body. RNase L-dependent bodies are the predominant antiviral granule assembled in response to SARS-CoV-2 or dengue virus infection, yet their function is completely unknown. This application aims to determine the function of antiviral stress granules and RNase L-dependent bodies and to determine how their regulation by RNase L alters the antiviral response. Understanding the mechanisms and functions of these cellular processes will advance our understanding of the OAS/RNase L pathway, innate immune antiviral gene induction, and virology. Moreover, it will promote general medicine by broadly characterizing fundamental cellular, molecular, and RNA biology that is relevant to non-infectious diseases, including autoimmune diseases, neurodegeneration, and cancer. Lastly, the proposed research will support the development of promising antiviral, immunomodulatory, and anticancer therapies based on RNase L biology.
项目概要 核糖核酸酶 L (RNase L) 是哺乳动物先天抗病毒反应的关键组成部分。几十年来,RNase 据推测,L 通过裂解核糖体来阻止翻译,从而减少病毒蛋白质的合成。然而,我们和其他人 最近证明,RNase L 切割的核糖体具有翻译能力,并且致病病毒可以 尽管激活了 RNase L,但仍合成蛋白质。这些观察揭示了知识上的重大差距 关于 RNase L 的功能以及病毒如何逃避它。我们已经证明 RNase L 可以快速降解近 激活后的所有细胞 mRNA。这种活动调节三个细胞过程,扩大了我们的理解 RNase L 的研究,并阐明了致病病毒如何逃避并可能劫持 RNase L 功能。第一的, RNase L 通过降解组成型表达的细胞 mRNA 将翻译重新编程为抗病毒状态,同时 保留编码抗病毒蛋白(例如 I 型干扰素)的宿主 mRNA,从而允许抗病毒蛋白合成。 重要的是,由几种病原病毒(例如登革热病毒)编码的 mRNA 类似地逃避 RNase L 介导的 mRNA 衰变,从而允许病毒蛋白质合成。这一观察结果阐明了致病病毒是如何合成的 尽管激活 RNase L,但蛋白质仍然存在。该应用旨在表征 RNase L 介导的 mRNA 衰减 途径并确定宿主和病毒 mRNA 如何逃避它。其次,RNase L 激活触发核抑制 mRNA 输出。这是拮抗甲型流感病毒蛋白质合成的关键抗病毒机制,但它也 下调宿主抗病毒蛋白(例如 I 型干扰素)的表达。重要的是,致病病毒(例如, 登革热病毒)激活这种 RNase L 依赖性途径,导致宿主抗病毒 mRNA 被隔离在 核。这一观察结果表明,病毒可能劫持 RNase L 的这一功能来限制宿主抗病毒蛋白 生产。该应用旨在确定 RNase L 如何抑制 mRNA 输出、其拮抗病毒的广度、 它如何影响致病性病毒感染期间宿主抗病毒基因的表达。三、RNase L调控组装 细胞质抗病毒核糖核蛋白复合物。具体来说,RNase L 抑制应激颗粒的组装, 促进另一种应激颗粒状核糖核蛋白复合物的组装,称为 RNase L 依赖性体。 RNase L 依赖性体是针对 SARS-CoV-2 或登革热病毒而组装的主要抗病毒颗粒 感染,但其功能完全未知。该应用旨在确定抗病毒应激的功能 颗粒和 RNase L 依赖性小体,并确定 RNase L 对其的调节如何改变抗病毒反应。 了解这些细胞过程的机制和功能将增进我们对 OAS/RNase L 途径、先天免疫抗病毒基因诱导和病毒学。此外,还将促进普遍 通过广泛表征与非传染性相关的基本细胞、分子和 RNA 生物学来研究医学 疾病,包括自身免疫性疾病、神经退行性疾病和癌症。最后,拟议的研究将支持 开发基于 RNase L 生物学的有前途的抗病毒、免疫调节和抗癌疗法。

项目成果

期刊论文数量(2)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
G3BP1-dependent condensation of translationally inactive viral RNAs antagonizes infection.
  • DOI:
    10.1126/sciadv.adk8152
  • 发表时间:
    2024-02-02
  • 期刊:
  • 影响因子:
    13.6
  • 作者:
    Burke, James M.;Ratnayake, Oshani C.;Watkins, J. Monty;Perera, Rushika;Parker, Roy
  • 通讯作者:
    Parker, Roy
RNase L-induced bodies sequester subgenomic flavivirus RNAs and re-establish host RNA decay.
RNase L 诱导的体隔离亚基因组黄病毒 RNA 并重新建立宿主 RNA 衰变。
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作者:{{ showInfoDetail.author }}

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