猪繁殖与呼吸综合征病毒非结构蛋白Nsp1β的SUMO化修饰及其生物学意义

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AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    31372467
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    85.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    C1806.兽医传染病学
  • 结题年份:
    2017
  • 批准年份:
    2013
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2014-01-01 至2017-12-31

项目摘要

The SUMOylation modification is an important post-translational protein modification which extensively exists in eukaryotic cells. Some viral proteins utilize the host's SUMOylation system to regulate their subcellular location, stability, and signaling transduction to promote viral multiplication, which is considered as viral immune evasion strategy. Porcine reproductive and respiratory syndrome (PRRS) is a relatively new viral infectious disease of the swine and has been become one of the most important diseases in countries with intensive swine industries. The nonstructural protein 1β (Nsp1β) encoded by PRRSV is an important nonstructural protein and plays critical role to regulate viral subgenomic transcription and to inhibit host's innate immunity. Our primary studies found that Nsp1β interacted with Ubc9, the SUMO-conjugating enzyme. We also demonstrated that Nsp1β was SUMOylated after co-expression SUMO1 protein. These results suggested that Nsp1β appears to be SUMOylated during PRRSV infection. However, the potent mechanism and its biological significance remain largely unknown. In this project, we will further investigate: (i) the SUMOylation modification of PRRSV Nsp1β by GST pulldown, in vivo and vitro sumoylation assays, and co-immunoprecipitation; (ii) the sumoylation site(s) in Nsp1β; (iii) the relationship between Nsp1β SUMOylation and its subcellular location and/or its ability to inhibit interferon production; (iv) the role of Nsp1β SUMOylation to PRRSV infection. Taken together, the present project is expected to reveal the potential immune evasion strategy of PRRSV from a new perspective, the post-translational protein modification.
SUMO化是一种广泛存在于真核细胞的蛋白质翻译后修饰,一些病毒蛋白利用宿主SUMO化修饰系统调节其亚细胞定位、稳定性和信号转导功能,促进病毒增殖,是病毒的一种免疫逃逸策略。猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是严重危害养猪业的病毒性传染病,PRRSV的非结构蛋白Nsp1β在病毒亚基因组转录和抑制宿主天然免疫方面发挥重要作用。我们的前期研究发现Nsp1β与SUMO化修饰结合酶Ubc9存在相互作用,与SUMO1共表达导致Nsp1β的SUMO化,但其被SUMO化修饰的机制及其生物学意义尚不清楚。本项目拟进一步从体内、体外两方面系统分析Nsp1β被SUMO化修饰的分子细节,确定SUMO化修饰位点,探讨SUMO化修饰对Nsp1β穿梭定位的影响,解析SUMO化修饰与Nsp1β抑制干扰素产生之间的关系,阐明Nsp1β的SUMO化修饰在病毒感染中的作用,从蛋白翻译后修饰这一新的角度揭示PRRSV的免疫抑制策略。

结项摘要

猪繁殖与呼吸综合征(PRRS)是危害全球养猪业最严重的病毒性传染病之一。PRRSV的免疫机制十分复杂,而且具有很强的免疫逃逸能力,这也是PRRS疫苗研制困难的重要原因。SUMO化是一种类泛素化修饰,也是一种广泛存在于真核细胞的蛋白质翻译后修饰。以前的研究发现,一些病毒编码蛋白可以利用宿主SUMO化修饰系统调节其亚细胞定位、稳定性和信号转导功能,促进病毒增殖,是病毒的一种免疫逃逸策略。本项目针对PRRSV编码的非结构蛋白nsp1β以及与之密切相关的nsp1α,对这两种非结构蛋白与宿主细胞的SUMO化修饰系统的相互作用进行了深入研究。利用在大肠杆菌中表达纯化的重组蛋白,制备了3株针对nsp1β的单克隆抗体和7株针对nsp1α的单克隆抗体;构建了表达nsp1α、nsp1β的重组慢病毒,绘制了超表达nsp1α、nsp1β后猪肺泡巨噬细胞的差异蛋白质组学图谱,从定量蛋白质组学角度证实nsp1α和nsp1β均具有抑制干扰素产生的特性;证实nsp1β能被SUMO1蛋白SUMO化,与SUMO1和Ubc9共表达能进一步促进nsp1β的SUMO化修饰,但在病毒感染条件下检测不到nsp1β的SUMO化修饰,我们推测在病毒感染过程中病毒编码的其他蛋白可能干扰了nsp1β的SUMO化修饰。在随后的研究中,我们发现nsp1α能阻碍细胞内SUMO化修饰水平,其N端的锌指结构域ZF1对阻碍细胞内SUMO化修饰的水平起着关键性的作用。同时还发现nsp1α阻碍IRF3的SUMO化修饰,促进IRF3的降解,参与RIG-I信号通路,从而抑制IFN-β产生;另外,我们还发现PRRSV nsp1α可以通过抑制线性化泛素复合体(LUBAC)介导的NEMO的线性化泛素修饰,从而拮抗LUBAC介导的NF-κB激活。上述研究结果从翻译后修饰的角度揭示了PRRSV的免疫调节新机制,为阐明PRRSV的致病与免疫机制奠定了基础。项目执行期内,先后在J Virol、Front Cell Infect Microbiol、J Proteomics、Proteomics等国际期刊上发表SCI论文5篇,获得国家发明专利1项,培养博士研究生4名、硕士研究生5名。

项目成果

期刊论文数量(5)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
Cholesterol 25-Hydroxylase Inhibits Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Replication through Enzyme Activity-Dependent and -Independent Mechanisms
胆固醇 25-羟化酶通过酶活性依赖性和独立机制抑制猪繁殖和呼吸综合征病毒复制
  • DOI:
    10.1128/jvi.00827-17
  • 发表时间:
    2017-10-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF VIROLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Ke, Wenting;Fang, Liurong;Xiao, Shaobo
  • 通讯作者:
    Xiao, Shaobo
Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus Infection Induces Stress Granule Formation Depending on Protein Kinase R-like Endoplasmic Reticulum Kinase (PERK) in MARC-145 Cells.
猪繁殖与呼吸综合征病毒感染诱导 MARC-145 细胞中依赖于蛋白激酶 R 样内质网激酶 (PERK) 的应激颗粒形成
  • DOI:
    10.3389/fcimb.2017.00111
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Frontiers in cellular and infection microbiology
  • 影响因子:
    5.7
  • 作者:
    Zhou Y;Fang L;Wang D;Cai K;Chen H;Xiao S
  • 通讯作者:
    Xiao S
Porcine Reproductive and Respiratory Syndrome Virus nsp1α Inhibits NF-κB Activation by Targeting the Linear Ubiquitin Chain Assembly Complex
猪繁殖与呼吸综合征病毒 nsp1 alpha 通过靶向线性泛素链组装复合物抑制 NF-kappa B 激活
  • DOI:
    10.1128/jvi.01911-16
  • 发表时间:
    2017-02-01
  • 期刊:
    JOURNAL OF VIROLOGY
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Jing, Huiyuan;Fang, Liurong;Xiao, Shaobo
  • 通讯作者:
    Xiao, Shaobo
SILAC-based quantitative proteomic analysis of secretome of Marc-145 cells infected with porcine reproductive and respiratory syndrome virus
基于SILAC的猪繁殖与呼吸综合征病毒感染Marc-145细胞分泌组的定量蛋白质组学分析
  • DOI:
    10.1002/pmic.201500486
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    PROTEOMICS
  • 影响因子:
    3.4
  • 作者:
    Zhao Fuwei;Fang Liurong;Wang Dang;Song Tao;Wang Ting;Xin Yinghao;Chen Huanchun;Xiao Shaobo
  • 通讯作者:
    Xiao Shaobo
Quantitative interactome reveals that porcine reproductive and respiratory syndrome virus nonstructural protein 2 forms a complex with viral nucleocapsid protein and cellular vimentin
定量相互作用组揭示猪繁殖与呼吸综合征病毒非结构蛋白2与病毒核衣壳蛋白和细胞波形蛋白形成复合物
  • DOI:
    10.1016/j.jprot.2016.05.009
  • 发表时间:
    2016-06-16
  • 期刊:
    JOURNAL OF PROTEOMICS
  • 影响因子:
    3.3
  • 作者:
    Song, Tao;Fang, Liurong;Xiao, Shaobo
  • 通讯作者:
    Xiao, Shaobo

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其他文献

修饰的ORF5基因增强猪繁殖与呼吸
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  • 通讯作者:
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AI项目解读示例

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

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
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          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
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          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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