新型猪冠状病毒SADS-CoV入侵过程中S蛋白与受体识别机制的结构与功能研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31900879
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C0502.分子生物物理
  • 结题年份:
    2022
  • 批准年份:
    2019
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2020-01-01 至2022-12-31

项目摘要

Since the beginning of the 21st century, coronaviruses have emerged as a serious threat to human health and economy. In recent years, a new coronavirus found in bats, named swine acute diarrhea coronavirus (SADS-CoV), has devastated pig farming industry in Southern China. The mechanisms underlying interaction between SADS-CoV (i.e. S protein) and its receptor, as well as subsequent viral entry, are not well understood. In terms of elucidating these processes, we have already solved a trimeric cryo-EM structure of extracellular domain of the viral S protein at 3.55 Å and carried out a preliminary screening of its receptor. Moreover, we observed that SADS-CoV can replicate in the human 293T cell line, implying that the virus may potentially infect humans. Based on these findings, we will use a CRISPR-Cas9 library to perform further screening and identify the S protein membrane receptor. The results of the screening will be verified by using SADS-CoV to infect different cell lines in which the putative receptor will be knocked out or overexpressed. We will also solve the structure of a complex between the S protein trimer or its receptor binding domain and the receptor. This structure will then be analyzed to identify key residues involved in the protein-protein interaction; the importance of these residues will be confirmed in vitro by measuring protein binding affinities with SPR and other methods. Our project will contribute to understanding of mechanisms underlying viral entry and difference/similarities between homologous receptors of different species, thus providing valuable information for determining zoonotic potential of SADS-CoV, as well as possible strategies for antiviral therapies and prevention.
21世纪以来冠状病毒给人类社会带来了巨大威胁,最近新发蝙蝠源猪冠状病毒(SADS-CoV)给华南养殖业造成重大损失,其入侵机制尚不清楚。本项目前期利用冷冻电镜解析了其S蛋白胞外域三聚体3.55Å的结构,并对其受体进行了初步筛选,申请人还发现该病毒可以在人293T细胞中复制,意味着它可能对人类具有潜在威胁。鉴于此,本项目拟继续通过基于CRISPR-Cas9文库的功能基因筛选技术鉴定该病毒的受体,并通过病毒感染受体敲除和过表达的细胞等方法进行验证;同时解析病毒S蛋白三聚体或受体识别区(RBD)与受体复合物结构,确定二者相互识别的关键位点,通过定点突变和SPR等蛋白互作测定手段进行体外验证,最终结合病毒抑制实验等技术从体内水平阐明二者的识别机制。本项目的开展不仅能为比较不同种属间该受体的异同点和深入理解病毒入侵机制提供帮助,还能为制订针对性防控措施和治疗手段及评估其跨种传播风险提供重要参考信息。

结项摘要

21世纪以来冠状病毒给人类社会带来了巨大威胁,2017年新发的蝙蝠源猪冠状病毒(SADS-CoV)给华南养殖业造成重大损失,同时还有研究发现该病毒可以在多种物种的细胞中复制,包括人293细胞,表明它可能对人类具有潜在威胁。冠状病毒依赖于其表面的S蛋白和宿主细胞表面受体完成入侵过程,然而该病毒S蛋白的结构还尚未解析,其入侵宿主细胞的受体及详细机制亦不清楚。本项目获得资助后,首先利用冷冻电镜解析了SADS-CoV S蛋白胞外域三聚体3.55Å的结构,并与其它冠状病毒S蛋白结构进行比对,阐明了其S蛋白结构特点和进化过程。然后通过基于CRISPR-Cas9文库的功能基因筛选技术对该病毒感染宿主细胞过程中入侵与复制相关的蛋白进行了筛选鉴定,获得了一些候选蛋白。因此,我们的研究不仅为深入理解冠状病毒不同亚型间S蛋白进化特点提供帮助,并为基于S蛋白的疫苗设计提供精确的结构信息,还为了解该病毒入侵过程中需要的宿主蛋白提供参考,也为评估其跨种传播风险提供参考信息。

项目成果

期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Cryo-electron Microscopy Structure of the Swine Acute Diarrhea Syndrome Coronavirus Spike Glycoprotein Provides Insights into Evolution of Unique Coronavirus Spike Proteins
猪急性腹泻综合症冠状病毒刺突糖蛋白的冷冻电子显微镜结构为独特冠状病毒刺突蛋白的进化提供了见解
  • DOI:
    10.1128/jvi.01301-20
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Journal of Virology
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Hongxin Guan;Youwang Wang;Vanja Perčulija;Abdullah F.U.H. Saeed;Yichang Liu;Jinyu Li;Syed Sajid Jan;Yu Li;Ping Zhu;Songying Ouyang
  • 通讯作者:
    Songying Ouyang
Cryo-EM structures of the human PA200 and PA200-20S complex reveal regulation of proteasome gate opening and two PA200 apertures
人类 PA200 和 PA200-20S 复合物的冷冻电镜结构揭示了蛋白酶体门打开和两个 PA200 孔径的调节
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    plos biology
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Hongxin Guan;Youwang Wang;Ting Yu;Yini Huang;Mianhuan Li;Saeed AFUH;Perčulija V;Daliang Li;Jia Xiao;Dongmei Wang;Ping Zhu;Songying Ouyang
  • 通讯作者:
    Songying Ouyang
Molecular Basis of Ubiquitination Catalyzed by the Bacterial Transglutaminase MavC
细菌转谷氨酰胺酶 MavC 催化泛素化的分子基础
  • DOI:
    10.1002/advs.202000871
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Advanced Science
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Hongxin Guan;Jiaqi Fu;Ting Yu;Zhaoxi Wang;Ninghai Gan;Yini Huang;Vanja Perˇ culija;Yu Li;Zhao-Qing Luo;Songying Ouyang
  • 通讯作者:
    Songying Ouyang

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其他文献

蛋白酶体调节颗粒的结构生物学特征及其功能
  • DOI:
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  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    余婷;关洪鑫;欧阳松应
  • 通讯作者:
    欧阳松应
嗜肺军团菌调节宿主泛素化途径的效应因子及其分子机制 研究进展
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
    微生物学通报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄旖旎;关洪鑫;欧阳松应
  • 通讯作者:
    欧阳松应

其他文献

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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