Interferon-Stimulated Gene Inhibition of Rotavirus Replication and Viral Antagonism
干扰素刺激的轮状病毒复制基因抑制和病毒拮抗作用
基本信息
- 批准号:10355504
- 负责人:
- 金额:$ 39.38万
- 依托单位:
- 依托单位国家:美国
- 项目类别:
- 财政年份:2020
- 资助国家:美国
- 起止时间:2020-03-03 至 2025-02-28
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:AdsorptionAntiviral ResponseBindingBinding ProteinsBiochemistryBiological AssayBiological ModelsBiologyCEB1 GeneCellsCessation of lifeChildChronic diarrheaClinicalClustered Regularly Interspaced Short Palindromic RepeatsComplexDataData SetDiarrheaDiseaseEarly EndosomeEctopic ExpressionElongation FactorEndocytosisEnteralEpithelialEpithelial CellsEvolutionFoundationsGastroenteritisGenerationsGenesGenetic TranscriptionGoalsHouse miceHumanImmune EvasionImmunoprecipitationIn VitroIndividualInfantInfectionIntegration Host FactorsInterferonsIntestinesKnock-outKnowledgeLabelLettersLibrariesMass Spectrum AnalysisMediatingMedicalMessenger RNAModelingModificationMolecularMorbidity - disease rateMucous MembraneMutagenesisMutationNeonatalNonstructural ProteinOrganoidsOutcomePatientsPersonsPhysiologicalPoxviridaePredispositionProcessProductionProteinsProteomicsProtocols documentationRNARattusRoleRotavirusRotavirus InfectionsRotavirus VaccinesSAM DomainSeveritiesSideSignal TransductionSite-Directed MutagenesisSmall Interfering RNASmall IntestinesStructureSurfaceSymptomsSyndromeSystemTestingTherapeutic InterventionViralViral AntigensViral PathogenesisVirusVirus DiseasesVirus ReplicationVomitingantagonistattenuationbaseburden of illnesscell typecrosslinkenteric virus infectionfluorophoregain of functionhuman pathogenimprovedin vivointestinal epitheliummajor vault proteinmortalitymutantnoveloverexpressionpreventrational designresponsereverse geneticsscreeningsucklingtherapeutic developmentubiquitin-protein ligasevaccine candidateviral RNA
项目摘要
Project Summary
Rotaviruses (RVs) are a medically important human pathogen and the predominant cause of severe
gastroenteritis, vomiting, and diarrhea in infants and young children worldwide. RVs are also a great model to
interrogate the antiviral responses at the host mucosal surfaces. Our overall objectives are to better
understand RV-host interactions and to use that information to develop improved RV vaccines and therapeutic
interventions, thereby preventing and treating enteric virus infections. The host interferon (IFN) signaling
underlies the basis of RV host range restriction and suppresses the replication of RVs not native to that
species in vivo. However, the specific IFN-mediated antiviral effectors are not known and the associated
molecular mechanisms remain unclear. To bridge this gap in knowledge, we sought to define the most highly
induced IFN-stimulated genes (ISGs) in primary human intestinal epithelial cells (IECs). Using an IEC-specific
ISG gain-of-function screening approach, we identified several novel host factors that restrict RV replication,
including sterile alpha motif domain-containing 9 (encoded by SAMD9). Intracellular viral RNA levels and virus
progeny production were significantly enhanced in SAMD9 CRISPR knockout cells. In parallel, we also made
the exciting discovery that RV encodes non-structural protein 1 (NSP1) to target SAMD9 for proteasomal
degradation. In this R01 application, using a set of novel, powerful, and tractable model systems, we will test
the hypotheses that SAMD9 confines early RV replication in an epithelial cell-specific manner and that RV
NSP1 functions to overcome SAMD9 restriction to promote viral replication and pathogenesis in vivo. In Aim 1,
we will examine the mechanistic basis underlying SAMD9 inhibition of RV replication in vitro using several
newly available fluorophore-labeled RVs and a recently developed RV reverse genetics system. We will test
these findings in a physiologically relevant human small intestinal organoid culture derived from healthy
individuals and SAMD9-mutation patients. In Aim 2, we will examine how RV NSP1 binds to SAMD9 via a
novel recognition motif and induces its degradation. We will determine whether NSP1 degrades SAMD9 in
IECs in vivo and if this process contributes to successful RV intestinal replication using a novel neonatal rat
model. Collectively, we expect these studies on SAMD9-RV interactions to have a substantial impact on
elucidating the basic biology of ISG mode of action, identifying new viral innate immune evasion mechanisms,
and laying the scientific foundation for the rational design of new RV vaccine candidates based on targeted
NSP1 attenuation.
项目概要
轮状病毒 (RV) 是医学上重要的人类病原体,也是导致严重疾病的主要原因
全世界婴儿和幼儿的胃肠炎、呕吐和腹泻。房车也是一个很好的模型
询问宿主粘膜表面的抗病毒反应。我们的总体目标是更好
了解 RV 与宿主的相互作用,并利用该信息开发改进的 RV 疫苗和治疗方法
干预措施,从而预防和治疗肠道病毒感染。宿主干扰素 (IFN) 信号传导
是 RV 宿主范围限制的基础,并抑制非本地 RV 的复制
体内的物种。然而,具体的 IFN 介导的抗病毒效应物尚不清楚,相关的
分子机制仍不清楚。为了弥合这一知识差距,我们试图定义最高
在原代人肠上皮细胞(IEC)中诱导IFN刺激基因(ISG)。使用 IEC 特定的
ISG 功能获得筛选方法,我们确定了几种限制 RV 复制的新宿主因素,
包括含有9个不育α基序结构域(由SAMD9编码)。细胞内病毒RNA水平和病毒
SAMD9 CRISPR 敲除细胞中的后代产量显着增强。与此同时,我们还做了
RV 编码非结构蛋白 1 (NSP1) 以靶向 SAMD9 进行蛋白酶体的激动人心的发现
降解。在这个 R01 应用程序中,我们将使用一组新颖、强大且易于处理的模型系统来测试
假设 SAMD9 以上皮细胞特异性方式限制早期 RV 复制,并且 RV
NSP1 的功能是克服 SAMD9 限制,促进体内病毒复制和发病机制。在目标 1 中,
我们将使用几种方法在体外检查 SAMD9 抑制 RV 复制的机制基础
新推出的荧光团标记的 RV 和最近开发的 RV 反向遗传学系统。我们将测试
这些发现来自于健康的生理相关的人类小肠类器官培养物
个体和 SAMD9 突变患者。在目标 2 中,我们将研究 RV NSP1 如何通过
新的识别基序并诱导其降解。我们将确定 NSP1 是否会降解 SAMD9
体内 IEC 以及该过程是否有助于使用新型新生大鼠成功进行 RV 肠道复制
模型。总的来说,我们预计这些关于 SAMD9-RV 相互作用的研究将对
阐明 ISG 作用模式的基本生物学,确定新的病毒先天免疫逃避机制,
为基于针对性的合理设计新型RV候选疫苗奠定科学基础
NSP1 衰减。
项目成果
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