Using Bacterial Effectors to Uncover Innate Immune Mechanisms Restricting Viral Replication in Bat Cells

利用细菌效应器揭示蝙蝠细胞中限制病毒复制的先天免疫机制

基本信息

  • 批准号:
    10592024
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 24.6万
  • 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:
    2023-08-11 至 2025-07-31
  • 项目状态:
    未结题

项目摘要

Project Summary    Bats are important reservoirs for diverse viral pathogens affecting humans. However, we have a poor  understanding  of the  key bat  innate  immunity factors  that  restrict  virus  replication.  Functional  assays  that  can  identify  bat  factors  that  are  truly  relevant  to  combating  viruses  are  needed  to  understand  the  innate  immune  mechanisms that ultimately define bat susceptibility to viral infection. While historically such functional screens  have  relied  on  genome-­wide  genomic  editing  (e.g.  CRISPR-­Cas9)-­  or  RNA  interference  (RNAi)-­based  techniques, such platforms are unavailable for most bat species. Thus, new methods for uncovering functionally-­ relevant components of the bat immune response to virus infection are needed. To address this need, we have  developed  an  innovative  arbovirus  "rescue"  assay  wherein  immune  evasion  proteins  (IEPs)  encoded  by  mammalian pathogens can be expressed in bat cells and one can assay for changes in bat cell susceptibility to  arbovirus infection. Enhancement of arbovirus replication after expression of a candidate IEP indicates that the  IEP  likely  inhibits  bat  immunity  mechanisms  that  normally  restrict  arbovirus  replication.  Using  these  IEPs  as  "tools",  one  can  then  identify  the  bat  immunity  factors  these  IEPs  target.  Thus,  this  screening  methodology  provides  a  mechanism  to  both  identify  novel  IEPs  and  functionally-­relevant  components  of  the  bat  immune  response. To discover IEPs that promote arbovirus replication in bat cells, we will screen an expression library  encoding ~200 bacterial effector proteins. Bacterial effectors are proteins secreted by pathogenic bacteria into  eukaryotic  hosts  cells  that  modulate  or  inhibit  various  eukaryotic  cellular  processes  to  promote  bacterial  replication.  Many  bacterial  pathogens  that  replicate  in the  cytoplasm  of  eukaryotic  host cells  encode  effectors  that function as IEPs. Thus, we hypothesize that some effectors may suppress immune responses that restrict  both  bacteria  and  cytoplasmic  viruses  such  as  arboviruses.  Indeed,  our  initial  screens  have  identified  four  effectors  that  promote  the  replication  of  four  different  arboviruses  when  expressed  in  bat  cells.  We  have  characterized one of these effector screen "hits" as a novel ubiquitin ligase that targets an uncharacterized Ring  Finger (RNF) Domain-­containing protein for degradation in eukaryotic cells. Importantly, RNAi depletion of this  RNF factor in human and bat cells promotes arbovirus replication, suggesting that it may be a novel component  of human and bat immune responses. These results suggest that we can use bacterial effectors as tools to both  inhibit, and identify, functionally-­relevant immunity factors in bats. Our study has the following specific aims: 1)  Identify  bacterial  effector  proteins  that  promote  arbovirus  replication  in  bat  cells;;  2)  Identify  bat  proteins  interacting  with  effector  “hits”  from  our  arbovirus  rescue  assays;;  and  3)  Determine  which  bat  host  factors  interacting  with  effector  protein  hits  affect  viral  replication.  Our  long-­term  goal  is  to  use  this  model  system  to  define the key bat innate immune mechanisms that restrict arbovirus replication.
项目概要 蝙蝠是影响人类的多种病毒病原体的重要宿主,但我们的病毒病原体却很贫乏。 了解限制病毒复制的关键蝙蝠先天免疫因素。 需要确定与对抗病毒真正相关的蝙蝠因子,以了解先天免疫 最终定义蝙蝠对病毒感染易感性的机制,而历史上是这样的功能筛选。 依赖于基于全基因组的基因组编辑(例如 CRISPR-Cas9)或 RNA 干扰(RNAi) 技术,这样的平台对于大多数蝙蝠物种来说是不可用的。因此,用于揭示功能的新方法 为了满足这一需求,我们需要蝙蝠对病毒感染的免疫反应的相关成分。 开发了一种创新的虫媒病毒“救援”测定法,同时编码的免疫逃避蛋白(IEP) 哺乳动物病原体可以在蝙蝠细胞中表达,并且可以检测蝙蝠细胞对病毒的敏感性的变化 表达候选 IEP 后虫媒病毒复制的增强表明 IEP 抑制通常可能限制虫媒病毒复制的蝙蝠免疫机制。 有了“工具”,人们就可以识别这些 IEP 所针对的蝙蝠免疫因子,因此,这种筛选方法。 提供了一种机制来识别新的 IEP 和蝙蝠免疫的功能相关成分 为了发现促进蝙蝠细胞中虫媒病毒复制的 IEP,我们将筛选一个表达库。 编码约 200 个细菌效应蛋白。细菌效应蛋白是由致病细菌分泌到体内的蛋白质。 调节或抑制各种真核细胞过程以促进细菌生长的真核宿主细胞 许多在真核宿主细胞的细胞质中复制的细菌病原体编码效应子。 发挥 IEP 的作用。因此,我们假设某些效应器可能会抑制限制免疫反应 事实上,我们的初步筛选已经确定了四种细菌和细胞质病毒。 我们有在蝙蝠细胞中表达时促进四种不同虫媒病毒复制的效应子。 将这些效应子筛选“命中”之一定性为一种新型泛素连接酶,靶向未定性的环 Finger (RNF) 含有结构域的蛋白质,可在真核细胞中降解。重要的是,RNAi 可以消除这种蛋白质 人类和蝙蝠细胞中的 RNF 因子促进虫媒病毒复制,表明它可能是一种新成分 这些结果表明我们可以使用细菌效应器作为两者的工具。 抑制并鉴定蝙蝠中功能相关的免疫因子。我们的研究有以下具体目标:1) 鉴定促进蝙蝠细胞中虫媒病毒复制的细菌效应蛋白;2) 鉴定蝙蝠蛋白 与我们的虫媒病毒救援试验中的效应子“命中”相互作用;以及 3) 确定哪些蝙蝠宿主因子 与效应蛋白命中相互作用会影响病毒复制。 定义限制虫媒病毒复制的关键蝙蝠先天免疫机制。

项目成果

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