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武漢病毒所合作揭示宿主因子LGP2通過(guò)下調RdRP活性抑制蟲(chóng)媒黃病毒增殖的分子機制

發(fā)表日期:2024-02-05來(lái)源:武漢病毒研究所放大 縮小
       蟲(chóng)媒黃病毒包括以蚊為傳播媒介的登革病毒(DENV)、寨卡病毒(ZIKV)和以蜱為傳播媒介的蜱傳腦炎病毒(TBEV)、鄂木斯克出血熱病毒(OHFV)等,可導致人類(lèi)或動(dòng)物嚴重疾病的發(fā)生,是嚴重危害人類(lèi)生命健康和社會(huì )經(jīng)濟發(fā)展的一類(lèi)正鏈RNA病毒。正鏈RNA病毒的基因組復制和轉錄過(guò)程(簡(jiǎn)稱(chēng)“轉錄復制”)由病毒編碼的依賴(lài)RNA的RNA聚合酶(RNA-dependent RNA polymerase,RdRP)為核心組裝成與內質(zhì)網(wǎng)膜結構相關(guān)的“復制復合體”(replication complex,RC)來(lái)完成,多種病毒蛋白和宿主因子可參與該過(guò)程。黃病毒編碼的非結構蛋白NS5是N端甲基轉移酶和C端RdRP的融合體,而非結構蛋白NS3則為N端蛋白酶和C端NTP酶/解旋酶的融合體,兩者均在轉錄復制過(guò)程中發(fā)揮重要作用。宿主因子可通過(guò)參與膜結構的形成或與復制復合體中的病毒蛋白互作來(lái)正向調控轉錄復制過(guò)程,但其通過(guò)與RdRP直接相互作用來(lái)抑制轉錄復制的案例鮮有報道。

       中國科學(xué)院武漢病毒研究所王漢中研究員/鄭振華研究員團隊長(cháng)期從事病毒與宿主互作機制研究,龔鵬研究員團隊長(cháng)期從事病毒RdRP催化機制研究,近期在一項多團隊研究中合作揭示了宿主蛋白LGP2可通過(guò)直接作用于蟲(chóng)媒黃病毒NS5的RdRP來(lái)下調其聚合酶活性從而抑制病毒增殖的分子機制。LGP2是RIG-I樣受體蛋白(RIG-I-like receptors,RLRs)之一,可通過(guò)介導RLRs信號通路來(lái)調控干擾素和細胞因子,引起抗病毒反應。本研究發(fā)現:

       (1)LGP2可不依賴(lài)傳統的干擾素相關(guān)過(guò)程來(lái)抑制ZIKV和TBEV在細胞水平的增殖;(2)通過(guò)免疫共沉淀、生物素親和純化與免疫熒光共定位等方法表明LGP2通過(guò)與ZIKV NS5的RdRP區域直接互作定位于RC,并影響NS5與NS3的互作(圖1);(3)進(jìn)一步研究發(fā)現,LGP2的調控結構域(regulatory domain,RD)是LGP2-NS5互作的核心區域,并且該相互作用在抑制病毒增殖中起到關(guān)鍵作用;(4)通過(guò)RdRP酶學(xué)表征實(shí)驗發(fā)現LGP2抑制DENV和TBEV NS5的RdRP活性,并且主要影響RNA合成的延伸前(pre-elongation)步驟。雖然LGP2能夠干擾NS5-RNA復合物的形成,但是LGP2的RNA結合缺失突變蛋白仍然能夠抑制NS5的RdRP活性,表明LGP2-NS5的蛋白直接互作是干擾NS5 RdRP活性的主要因素之一,但具體分子機制有待進(jìn)一步研究(圖2)。

       綜上所述,本研究發(fā)現了宿主LGP2通過(guò)直接相互作用下調NS5 RdRP活性來(lái)抑制蟲(chóng)媒黃病毒增殖的新機制,為病毒防治和抗病毒藥物研發(fā)提供了新路徑。

       相關(guān)研究成果于近期發(fā)表在國際病原學(xué)領(lǐng)域經(jīng)典期刊PLoS Pathogens上,論文題目為“LGP2 directly interacts with flavivirus NS5 RNA-dependent RNA polymerase and downregulates its pre-elongation activities”。此項研究主要受到國家重點(diǎn)研發(fā)計劃項目(2018YFA0507200,項目負責人為陳新文研究員)、中國博士后科學(xué)基金(2020M672579)、國家自然科學(xué)基金(32000136)和中國科學(xué)院青年創(chuàng )新促進(jìn)會(huì )項目(2022341)的資助。中國科學(xué)院武漢病毒研究所/廣州婦女兒童醫療中心聯(lián)合培養的博士后譚忠元和中國科學(xué)院武漢病毒研究所青年研究員吳繼芹為論文的共同第一作者,中國科學(xué)院武漢病毒研究所龔鵬研究員、王漢中研究員和廣州婦女兒童醫療中心陶建平主任為共同通訊作者。

文章鏈接:https://journals.plos.org/plospathogens/article?id=10.1371/journal.ppat.1011620

 

圖1. LGP2與ZIKV的RC共定位。(A)生物素親和純化與LGP2鄰近的ZIKV蛋白;(B)競爭性Co-IP分析LGP2對 ZIKV NS3和NS5互作的影響;(C-E)免疫熒光共定位分析LGP2與ZIKV RC的共定位關(guān)系。

 

圖2. LGP2野生型(WT)和RNA結合缺失突變蛋白(Mutant)抑制NS5聚合酶活性和病毒復制。(A)和(B)LGP2 RD WT具備結合RNA的能力并影響NS5-RNA復合物的形成,而 LGP2 RD Mutant則喪失了結合RNA的能力但不影響NS5-RNA復合物的形成;(C)和(D)LGP2 RD WT和Mutant都能夠抑制NS5的聚合酶活性;(E)和(F)LGP2 WT和 RD Mutant都能夠抑制ZIKV和TBEV的復制。
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