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热休克蛋白HSP60参与口蹄疫病毒形态发生的作用及其机制

批准号:
32072859
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
孙世琪
学科分类:
兽医病毒学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
孙世琪

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
形态发生是病毒生命周期的重要环节,揭示病毒如何利用宿主蛋白完成病毒衣壳组装及粒子成熟的形态发生过程,对理解病毒分子致病机理至关重要。前期研究中发现,热休克蛋白HSP60与口蹄疫病毒(FMDV)衣壳蛋白共存,为了明确HSP60参与FMDV形态发生的具体机制,本研究将从FMDV粒子形成的几个环节(衣壳蛋白前体P1裂解,5s原体、12s五聚体、75s空衣壳及146s完整病毒的形成)入手,利用HSP60抑制剂及FMDV药物耐受突变株,分别从细胞、细菌、无细胞表达系统、动物体内等不同层面,采用蔗糖密度梯度离心、尺寸排阻色谱、非放射性免疫标记等技术,全方位追踪HSP60介入病毒衣壳组装的调控细节及分子作用机理,为揭示病毒感染机制提供研究数据,也为解决病毒样颗粒疫苗体外组装效率提升的技术问题、寻求潜在作用靶点以设计抗小RNA病毒广谱药物等奠定理论基础。
英文摘要
Morphogenesis is an important part of the virus's life cycle, tracking how the foot-and-mouth disease virus (FMDV) uses host proteins for viral capsid assembly and particle maturation is crucial to understanding the mechanism of viral infection. Previous studies found that the molecular chaperone HSP60 was stably bound to the capsid protein of foot-and-mouth disease virus (FMDV), and then it was preliminarily confirmed that HSP60 was related to the proliferation of FMDV. In order to determine whether HSP60 is involved in FMDV morphogenesis and clarify the specific mechanism, this study will start from several stages of FMDV morphogenesis (the cleavage of capsid protein precursor P1, the formation of 5s protomer, 12s pentamer, 75s empty capsid and 146s intact virus), using HSP60 inhibitors and anti-inhibitor FMDV mutation, respectively, to discuss the role and mechanism of HSP60 in regulating the capsid assembly of FMDV from different level including the cells, bacteria, the cell-free protein synthesis system, and living animal. The results will provide the research data to infection mechanism of morphogenesis. It also provides theoretical guidance to solve the technical problem of improving the assembly efficiency of virus-like particles (VLPs) vaccine in vitro and to provide potential targets for designing broad-spectrum drugs against small RNA viruses.
形态发生是病毒生命周期的重要环节,揭示病毒如何利用宿主蛋白完成病毒衣壳组装及粒子成熟的形态发生过程,对理解病毒分子致病机理至关重要。FMDV空衣壳是病毒增殖过程中的产物,其形成与病毒生命周期有密切关系。了解FMDV衣壳组装及完整病毒粒子的形成过程及机制,将为提升VLPs 组装效率提供思路和靶标分子。我们确定了HSP60 促进FMDV的复制,随后进一步发现HSP60主要在FMDV入侵后阶段发挥作用。我们对FMDV 组装阶段进行探索发现,HSP60 特异性抑制剂处理后,显著阻滞了组装中间体5S、12S、75S、146S 的产生。进一步研究发现:该抑制作用主要是通过调控病毒RNA 的复制和转录翻译阶段实现,且HSP60 参与FMDV 病毒复制复合体(RC)的形成。具体分子机制为:HSP60 与FMDV 非结构蛋白2C,3A 相互作用,并通过抑制自噬/溶酶体、细胞凋亡信号通路维持二者稳定性进而调控RC 的形成及功能,最终实现其对FMDV 病毒组装、RNA复制和转录翻译的调控。该部分可为探索体外添加或者体内共表达HSP60,以提升现有FMDV VLPs 组装效率提供理论基础。. 使用HSP60的特异性抑制剂Mizoribine,以抑制BHK-21细胞中HSP60的功能,随后感染FMDV,经多代筛选,获得了不依赖HSP60的FMDV突变体,通过感染性cDNA对其突变位点进行研究,发现VP1-T171P表现出优于其他毒株的对HSP60抑制剂的耐药性,进一步研究发现,T171P-VP1突变株的热稳定性增加,且具有良好的免疫原性,可作为疫苗研发的候选毒株或者作为增强病毒样颗粒疫苗热稳定性的理论依据。
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