SERINC5限制逆转录病毒MLV感染性分子机制的研究

SERINC5 (SER5), highly conserved among different species, is a newly identified host restriction factor against different retroviruses including HIV-1 and MLV. However, when it comes to the more detailed molecular mechanisms and how such proteins influence the infectivity of retroviruses in vivo, many questions remain to be answered. MLV has been considered as a representative virus model to reveal the molecular interactions between the host restriction factors and the retroviruses. In our previous work, we found that SER5 could restrict the infectivity of distinct MLVs in different extent, especially in the absence of glyco-Gag. To designate the antiviral activity of SER5 in vitro, we determined to exploit different MLVs and truncated forms of SER5 to precisely locate the critical domains or amino acid sites of antiviral activity in SER5. Furthermore, the in-depth mechanisms regarding co-factors identification or host cellular pathways involvement would be investigated in terms of wild type and SER5 knock-out cell lines. However, considering the somewhat non-consistent situations existing between in vitro and vivo researches, we decided to employ SER5 knock-out mice to trace how SER5 executes its antiviral functions under the variable physiological environment in a long-term period. Thus, comprehensive and thorough knowledge concerning SER5 antiviral functions would be elucidated by the combined approaches. Outcomes of the study will provide a scientific basis for antiretroviral gene therapy.

SERINC5（SER5）是新近发现的在不同物种间高度保守的宿主限制因子，能抑制多种逆转录病毒如HIV-1及MLV的感染性。然而，涉及到的详细机制以及SER5对活体内逆转录病毒复制能力及致病性的影响目前还不清楚。MLV是目前最典型、研究最透彻的逆转录病毒之一，也是目前揭示活体内逆转录病毒与宿主限制因子相互作用机制常用的病毒模型。我们前期结果发现SER5能抑制携带不同Env蛋白MLV的感染性，尤其是在glyco-Gag缺失的情况下。为进一步揭示SER5抗病毒活性的分子机制，本项目首先通过构建不同SER5突变体验证其抗病毒活性的功能区，然后利用SER5缺失细胞系揭示SER5限制MLV感染性的分子机制，最后利用构建的SER5基因敲除小鼠研究SER5对活体内MLV复制能力及致病性的影响。这些结果将为揭示SER5限制其他逆转录病毒感染性的机制提供理论基础，为抗逆转录病毒的治疗提供可借鉴的科学依据。

研究发现HIV-1编码的附属蛋白Nef能将宿主限制因子Serinc5（Ser5）内化到细胞浆中并通过溶酶体降解Ser5，进而拮抗Ser5抗病毒活性。除了HIV-1 Nef蛋白之外，鼠白血病病毒（MLV）编码的附属蛋白glycoGag也能拮抗Ser5对HIV-1以及MLV感染性的限制作用。然而，涉及到的详细机制还不清楚。.我们研究发现Ser5能限制MLV的感染性；而glycoGag能阻止Ser5插入到病毒粒子中，并拮抗Ser5的抗病毒活性。研究发现glycoMA，既glycoGag蛋白N端前189个氨基酸能发挥和glycoGag一样的功能，因此我们利用glycoMA深入探讨了其拮抗Ser5的机制。我们发现glycoMA通过受体介导的内吞内化细胞膜表面的Ser5，并通过Rab5早期，Rab7晚期以及Rab11循环内体将Ser5转运到溶酶体进行降解，进而拮抗Ser5的抗病毒活性。.在试验中我们发现泛素化促进glycoMA对Ser5的降解，因此推测泛素化可能和Ser5的抗病毒活性有关。因此我们对Ser5序列中可能发生泛素化修饰的19个氨基酸位点进行突变。我们的研究发现泛素化不仅影响Ser5在细胞中的定位情况，还促进Nef对Ser5的降解。Ser5中泛素化位点突变后Nef不能再通过溶酶体通路降解Ser5，其抗病毒能力也随之降低。然而，glycoMA对Ser5的降解与其泛素化修饰无关。.最后我们对构建的Ser5 KO小鼠的脾组织Ser5表达水平进行检测，发现KO小鼠中Ser5表达比WT小鼠中低100倍。通过一系列体内感染试验我们发现，在glycoGag存在的情况下，Ser5对病毒的感染性没有显著影响，但在glycoGag缺失的情况下，Ser5限制体内MLV的感染性。以上结果有望为抗逆转录病毒（尤其是HIV-1）基因治疗提供可借鉴的科学依据。

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