宿主AAA+ATPase p97/VCP作为复制复合体重要组成参与单正链RNA病毒复制共同机制的研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    81772181
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    53.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    H2109.医学病毒学与病毒感染研究新技术与新方法
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2017
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2018-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The positive-strand RNA viruses are the largest class of viruses and include many medical and economically important pathogens, including hepatitis C virus (HCV); Picornavirueses, which cause hand-foot and mouth disease; and Flaviviruses, such as the west nile virus (WNV) and the zika virus (ZIKV). Positive-strand RNA viruses share a conserved replication mechanism, in which viral proteins induce host membrane modification to assemble membrane-associated viral replication complexes (RCs). Viruses hijack host factors to facilitate this energy unfavorable process. The formation of the RC represents a load-and-choke point of the viral life cycle and may serves as an attractive anti-viral target. In a previous study, using HCV as a model, by affinity purification of the viral replicase, we identified the viral replicase associated host factors and uncovered an ATPases associated with diverse cellular activities (AAA+ATPase) family member, Valosin-containing protein (VCP) as a pivotal host factor that is required for viral replication, depending on its ATPase activity. VCP is recruited to and co-localizes with HCV nonstructural protein clustering sites and inhibition of VCP alters HCV NS5A distribution as judged by fluorescence microscopy in an HCV replicase assembly surrogate system, suggesting a role of VCP in HCV replicase assembly. Very recently, it has been reported that VCP plays a role in west nile virus (WNV) replication and a human genome-wide RNAi screening also identifies VCP to be involved in enterovirus 71 (EV71) replication. While the molecular mechanisms of VCP in these virus replication remains elusive. The AAA+ proteins use their ATPase activity to catalyze conformational changes in diverse substrate proteins. While VCP barely exhibits substrate specificity, it employs a large number of cofactors for temporal and spatial regulation. In this study, we will use VCP pharmacological inhibitors and shRNA-mediated knockdown to inhibit VCP function and then dissect the molecular mechanisms of VCP in HCV viral replicase assembly, to identify the VCP viral substrate and the involving host cofactors for VCP. Meanwhile, we will take polio virus (PV) and yellow fever virus (YFV) as examples, to investigate the roles of VCP in these viruses replication. Understanding the molecular mechanism of VCP regulating viral replication complex may facilitate developing a pan-antiviral strategy by targeting the most conserved viral replication steps.
许多单正链RNA病毒如寨卡病毒 (Zika virus)、肠道病毒(Enterovirus)及丙型肝炎病毒(HCV)等对人类健康产生重大威胁。其复制策略高度保守即在特定的宿主膜表面组装病毒的复制复合体,是有效的抗病毒靶点。前期研究我们发现VCP作为HCV复制复合体结合蛋白可能参与病毒复制复合体组装。近期有报道VCP可能调控肠道病毒及黄病毒属病毒成员复制,但机制未知。VCP属于一种AAA+ATPase,通过水解ATP催化底物构想变化。本研究拟解析VCP调控HCV复制复合体组装的分子机制,鉴定其作用的病毒底物及参与其作用的宿主辅助因子;在此基础上进一步探讨VCP是否以相似机制调控脊髓灰质炎病毒(PV)及黄热病病毒(YFV)复制,并鉴定其作用于PV及YFV的病毒靶点。本研究以期找到VCP作用于一类单正链RNA病毒复制调控的可能的共同机制,为靶向VCP及其作用底物作为广谱抗病毒策略提供理论依据。

结项摘要

我们前期研究发现宿主蛋白AAA+ATPase p97/VCP作为重要宿主因子参与丙型肝炎病毒(HCV)复制酶复合物(replicase)组装,以HCV为模型,本研究提示了NS5A的聚集机制:NS5A在体内通过特定的二聚化形式结合病毒的基因组,在病毒病毒基因RNA上串联的NS5A二聚体形成NS5A array,此NS5A array有非正常聚集倾向,VCP作用于NS5A,利用其AAA+ ATPase活性,解聚NS5A array中形成的非正常聚集,保证病毒replicase组装顺利进行。VCP活性的缺失导致NS5A array中NS5A非正常聚集的出现,进而影响NS5A的超磷酸化以及replicase各组分间的蛋白相互作用,抑制病毒replicase的组装。通过shRNA介导的Knockdown以及VCP的化学抑制剂,发现VCP抑制剂或VCP的Knockdown显著抑制PV及YFV的感染,进一步发现VCP在YFV的进入以及复制过程中均发挥作用;利用PV作为模型,首先我们我们测试了VCP化学抑制剂对病毒蛋白的聚集效应,未发现同HCV类似的非正常聚集效应。以Enterovirus A病毒为研究模型,发现VCP及其相互作用蛋白UFD1和Nucleolin在病毒进入宿主细胞中发挥作用。由此,VCP参与单正链RNA病毒的作用机制包括病毒进入以及病毒replicase组装。由VCP调控NS5A的聚集出发,联想NS5A抑制剂DCV作用机制的特殊性-在极低的作用浓度下发挥高效抗病毒效应,推测DCV是否通过影响NS5A的聚集发挥抗病毒效应。研究发现DCV不同于VCP抑制剂,不影响NS5A的聚集。发现DCV的全新的作用模式:DCV结合于NS5A domain I与宿主膜形成的近膜定位相关区域(membrane proximal region);DCV的结合导致NS5A相对于膜的位置的变化;此位置的变化通过NS5A/NS3的相互作用传递给NS3,进而影响replicase各组分的相互作用,抑制replicase 组装。本研究提示了HCV replicase的与宿主膜形成的近膜定位相关区域的蛋白可作为抗病毒药物的潜在靶点,为其他单正链RNA的药物开发提供新的思路。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dual role of the amphipathic helix of hepatitis C virus NS5A in the viral polyprotein cleavage and replicase assembly
丙型肝炎病毒 NS5A 两亲螺旋在病毒多蛋白裂解和复制酶组装中的双重作用
  • DOI:
    10.1016/j.virol.2019.07.017
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Virology
  • 影响因子:
    3.7
  • 作者:
    Zhang Yang;Zhao Xiaomin;Zou Jingyi;Yuan Zhenghong;Yi Zhigang
  • 通讯作者:
    Yi Zhigang
Bioorthogonal dissection of the replicase assembly of hepatitis C virus.
丙型肝炎病毒复制酶组装的生物正交解剖
  • DOI:
    10.1016/j.chembiol.2021.03.006
  • 发表时间:
    2021-09-16
  • 期刊:
    Cell chemical biology
  • 影响因子:
    8.6
  • 作者:
    Zhang Y;Chen S;Yuan Z;Yi Z
  • 通讯作者:
    Yi Z
Involvement of VCP/UFD1/Nucleolin in the viral entry of Enterovirus A species
VCP/UFD1/核仁素参与肠道病毒 A 种的病毒进入
  • DOI:
    10.1016/j.virusres.2020.197974
  • 发表时间:
    2020-04
  • 期刊:
    Virus Research
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Yan Jingjing;Wang Meng;Wang Min;Dun Ying;Zhu Liuyao;Yi Zhigang;Zhang Shuye
  • 通讯作者:
    Zhang Shuye

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纳米孔测序技术在2019冠状病毒病重型患者 继发感染诊断中的应用
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  • 通讯作者:
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  • 作者:
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    易志刚
福州城郊冬夏两季大气中HCHs和DDTs分布特征
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    中国环境科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    黄幸然;郑丽丽;郭萍萍;易志刚
  • 通讯作者:
    易志刚

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易志刚的其他基金

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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

        graph TD
          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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