MERS冠状病毒蛋白酶调节复制酶复合体功能及其在抗病毒天然免疫中的作用机制

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基本信息

项目摘要

The emerging Middle East respiratory syndrome coronavirus (MERS-CoV) causes severe pulmonary disease in human, and represents the second example of a highly pathogenic coronavirus followed SARS-CoV. MERS coronavirus infection in human is characterized by an aberrant immune response, as MERS-CoV fails to elicit strong type I interferon or pro-inflammatory innate immune responses, suggesting that MERS-CoV has developed some strategies to evade and subvert the host antiviral innate immune response. However, the mechanisms used by MERS-CoV to evade and subvert the host antiviral innate immune response are not fully understood. Genomic studies revealed that two viral proteases, papain-like protease (PLpro) and 3C-like protease (3CLpro), process the polyproteins encoded by the MERS-CoV genomic RNA. We previously reported that SARS-CoV PLpro acts as both deubiquitinase (DUB) and interferon antagonist, but the function and their roles in viral infection and antiviral innate immunity of the MERS-CoV protease and replicase complex (RC) were poorly understood. In this project, we hypothesis a new mechanism that human MERS coronavirus protease and replicase complex modulate infection and antiviral innate immunity through targeting the specific host proteins and signaling pathways. In this study, we will propose: 1) to determine the functions of MERS-CoV papain-like protease (PLpro) and 3CLpro and their roles in production and regulation of replicase complex (RC). 2) to determine the regulation mechanism of RC in viral RNA replication and transcription. 3) to determine the relationships of RC with double membrane vesicle (DMV) and exosome and its roles in regulations of viral infections and innate antiviral immunity, and 4) to determine the regulation mechanisms of antiviral innate immunity through targeting cellullar signaling protein complex by MERS protease and RC. This project will provide new information on infection and antiviral immunity regulations of the new emerging MERS-CoV and will identify potential targets for antiviral interventions for human coronavirus infection.
MERS冠状病毒是2012年首次出现的又一种人类高致病性新型冠状病毒,致死率远超SARS冠状病毒. 目前对MERS-CoV感染与免疫逃避机制还不清楚.申请者在国家自然科学基金持续资助下,对SARS等新发冠状病毒蛋白酶生物学功能及其调节宿主抗病毒天然免疫机制进行了深入系统研究。本课题以前期研究为基础,针对MERS-CoV感染与免疫抑制(逃避)这一科学问题,提出“复制酶复合体(RC)通过特定宿主蛋白和细胞信号通路调节抗病毒天然免疫”科学假设。课题拟以MERS-CoV为对象,应用分子生物学和免疫学技术研究:MERS-CoV蛋白酶生物学功能及其参与RC组装和酶活性调节机制;RC 参与双层膜囊泡(DMV)形成及其与外泌体功能联系;蛋白酶和RC调节抗病毒天然免疫及其机制. 课题对研究MERS-CoV蛋白酶和RC功能,揭示人类冠状病毒感染与免疫调节新机制具有重要理论意义。

结项摘要

项目通过四年实施,系统研究MERS-CoV 两种重要蛋白酶PLpro和3CLpro的生物学功能及作用机制,完成了研究内容,取得了系列创新发现:MERS-CoV编码的PLpro和3CLpro具有催化生成nsp调节病毒复制酶复合体RC形成,负调控宿主抗病毒天然免疫,诱导宿主细胞自噬的功能:(1)建立了基于生物传感原理的蛋白酶活性测定模型,利用该模型系统研究MERS PLpro和3CLpro的催化特性,发现了蛋白酶识别底物保守序列的特性,以及不同冠状病毒蛋白酶的活性差异。(2)利用该模型初步筛选到MERS 3CLpro候选抑制剂Cinaserin。(3)发现MERS 3CLpro 能够负调控宿主干扰素抗病毒天然免疫,通过RIG-I通路抑制I型干扰素表达,其干扰素拮抗活性依赖于蛋白酶活性位点(C3395和H3288)。(4)发现MERS 3CLpro蛋白酶具有去泛素化(DUB)活性,能够去除细胞内蛋白质的Ub、Ub-K48和Ub-K63等形式泛素化以及类泛素分子ISG15和SUMO的修饰,其DUB活性关键位点与蛋白酶活性位点(C3395和H3288)相同;MERS 3CLpro能够去除IFNβ表达通路重要调节蛋白RIG-I、TBK1、IRF3的泛素化修饰,这可能是其负调控抗病毒天然免疫的机制之一。(5)发现MERS 3CLpro蛋白酶能够诱导宿主细胞发生不完全自噬,激活自噬体形成过程而对抑制自噬溶酶体的成熟过程;其自噬诱导活性具有时间依赖性且不依赖酶活性位点。总之,发现MERS-CoV的PLpro和3CLpro蛋白酶都是病毒编码的天然免疫拮抗剂,能够负调控宿主干扰素抗病毒免疫,机制可能在于蛋白酶与IFNβ表达通路重要调节蛋白RIG-I、MAVS、STING、TBK1、IRF3 等发生相互作用,去除后者的泛素化修饰,抑制其信号转导和I型IFN生成,并诱导宿主细胞自噬。

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(2)
专利数量(1)
猪流行性腹泻病毒通过病毒蛋白酶激活Caspase-3诱导细胞凋亡
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢雅玲;解晴;陈晓玲;陈忠斌
  • 通讯作者:
    陈忠斌
MCPIP1 negatively regulate cellular antiviral innate immune responses through DUB and disruption of TRAF3-TBK1-IKKε complex.
MCPIP1 通过 DUB 和破坏 TRAF3-TBK1-IKK epsilon 复合物负调节细胞抗病毒先天免疫反应
  • DOI:
    10.1016/j.bbrc.2018.06.083
  • 发表时间:
    2018-09-05
  • 期刊:
    Biochemical and biophysical research communications
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Chen X;Zhao Q;Xie Q;Xing Y;Chen Z
  • 通讯作者:
    Chen Z
MERS冠状病毒3C样蛋白酶是一种新的细胞自噬诱导蛋白
  • DOI:
    10.13865/j.cnki.cjbmb.2016.10.09
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    解晴;陈晓娟;邢雅玲;陈晓玲;陈忠斌
  • 通讯作者:
    陈忠斌

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其他文献

细胞自噬在病毒感染与免疫调节中的作用机制
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    中国生物化学与分子生物学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    郑 洋;邢雅玲;陈晓娟;陈忠斌
  • 通讯作者:
    陈忠斌
泛素样蛋白ISG15在抗病毒天然免疫中的作用
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    生物技术通讯
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邢雅玲;胡日查;陈忠斌;张七斤;杨宇东;陈晓娟;孙莉
  • 通讯作者:
    孙莉
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    Mathematical Computation
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    蔡东汉;杨欢;陈忠斌
  • 通讯作者:
    陈忠斌
居民消费增长的路径选择――基于省际面版数据的分析
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    中国人口科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    陈忠斌;蔡东汉
  • 通讯作者:
    蔡东汉
乙型肝炎病毒-三磷酸-小干扰核糖核苷酸抑制小鼠乙型肝炎病毒复制并激活干扰素的表达
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2014
  • 期刊:
    中华传染病杂志
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王学军;杜鹃;周勇;陈忠斌
  • 通讯作者:
    陈忠斌

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陈忠斌的其他基金

人类冠状病毒PLP蛋白酶激活自噬调节抗病毒天然免疫及其分子机制
  • 批准号:
    81273231
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人类冠状病毒非结构蛋白nsp3对宿主IFN信号通路多层次调节及其分子机制
  • 批准号:
    81172799
  • 批准年份:
    2011
  • 资助金额:
    65.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
人类新发冠状病毒编码DUB抑制宿主干扰素抗病毒天然免疫反应分子机制
  • 批准号:
    30972761
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    30.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
冠状病毒PLP蛋白酶去泛素酶(DUB)特性及其对p53-PML通路调节作用机制
  • 批准号:
    30870536
  • 批准年份:
    2008
  • 资助金额:
    32.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
人类新型冠状病毒NL63 PLpro蛋白酶特性与病毒复制酶复合体形成机制研究
  • 批准号:
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  • 项目类别:
    面上项目
应用基因芯片技术研究流感病毒感染致病分子机理
  • 批准号:
    30000146
  • 批准年份:
    2000
  • 资助金额:
    16.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 批准年份:
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相似海外基金

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  • 财政年份:
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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]
          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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