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PCV2 Rep-衣壳共组装体偶联基因组衣壳化与其合成的分子机制

批准号:
32102647
项目类别:
青年科学基金项目(C类)
资助金额:
30.0 万元
负责人:
王慧娟
学科分类:
兽医病毒学
结题年份:
2024
批准年份:
2021
项目状态:
已结题
项目参与者:
王慧娟

项目摘要

结项摘要

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中文摘要
全球一体化及养殖集约化进程日趋加快,使传统疫苗愈发无法满足高突变率猪圆环病毒2型(PCV2)防控的迫切需求。而不受基因组变异影响的衣壳化过程蕴藏着靶向防控的巨大潜在价值。但PCV2复制过程仍诸多不清楚。前期研究打破人为划分复制步骤间的界限,初步发现衣壳通过结合复制酶蛋白(Rep)以特异性包裹基因组。本研究旨在深入探讨新合成的子代基因组单链DNA如何即时衣壳化的问题,拟首先从胞内分离Rep-衣壳免疫沉淀复合物,并纯化预装PCV2,明确Rep与衣壳的结合关系;进而解析其中Rep与衣壳、Rep与基因组的直接结合关系,Rep结合衣壳以特异性包裹基因组的特性,揭示Rep偶联基因组衣壳化与其合成的作用;最后,通过体外组装验证Rep与衣壳独立于核酸的共组装关系,阐明PCV2 Rep-衣壳共组装体偶联基因组衣壳化与其合成的分子机制。这将为其复制周期提供新理论,并为高效防控中保守性靶点的挖掘提供新依据。
英文摘要
Accelerating of globalization and herd breeding intensification have made traditional vaccines increasingly unable to meet the requirements for prevention and control of PCV2 with high mutation rate. The genome encapsidation process, which is not affected by genomic mutation, has huge potential value for targeted prevention and control. However, many steps in PCV2 replication cycle remain unclear. The boundaries between artificially divided steps were broken, and the capsid bound to the replicase protein (Rep) to specifically wrap the genome was initially found in the preliminary study. This study aims to explore how the newly synthesized single-stranded DNA of the progeny viral genome is immediately encapsidated. First, the Rep-capsid immunoprecipitation complex will be isolated, and the pre-assembled PCV2 will be purified from the infected cells, clarifying the binding relationship between Rep and capsid. Furthermore, the direct binding relationship between Rep and capsid, between Rep and genome, the genome encapsidation ability of Rep-capsid will be analyzed, revealing the role of Rep couples genome encapsidation with its synthesis. Finally, the nucleic acid-independent co-assembly relationship between Rep and capsid will be verified through in vitro assembly, demonstrating the molecular mechanism of PCV2 Rep-capsid co-assembly couples genome encapsidation with its synthesis. Taken together, this study will for the first time provide new insights into the replication cycle of PCV2, and provide new bases for the mining of conservative targets to effectively prevent and control PCV2.
猪圆环病毒2型(porcine circovirus type 2, PCV2)新合成的基因组单链脱氧核糖核酸(single-stranded deoxyribonucleic acid, ssDNA)必需通过即时衣壳化避免被宿主DNA聚合酶修复为双链DNA(double-stranded DNA, dsDNA)。据此,本项目拟解决PCV2新合成的基因组如何特异性即时衣壳化这一关键科学问题。这源于PCV2被视为先合成再衣壳化子代基因组,即存在停机问题的通用图灵机被视为可被细胞模拟,因而无法通过分离和组装复制酶蛋白(replicase protein, Rep)-衣壳共组装体解决,能且只能通过证明细胞和病毒通过即时衣壳化合成子代基因组解决。当且仅当蛋白质呈自模板构象时,才同时存在横向和纵向的末端问题,但每个DNA分子的每条链都同时存在这两个问题,因此细胞和病毒能且只能通过即时衣壳化合成子代基因组。据此,在本项目中,我们通过调查细胞、dsDNA病毒、ssDNA病毒、逆转录病毒、双链核糖核酸(double-stranded ribonucleic acid, dsRNA)病毒、ssRNA病毒和朊病毒,发现它们均通过即时衣壳化合成子代基因组。接着,我们只能转而通过证明任何图灵机的行为都可被胞外核糖体模拟,胞外多肽合成的停机问题可通过胞内蛋白质的生产解决,蛋白质生产的停机问题可通过单个蛋白质的生产解决,单个蛋白质生产的停机问题可通过同类中单个蛋白质的生产解决,同类中单个蛋白质生产的停机问题可通过自模板蛋白质的聚集解决,自模板蛋白质聚集的停机问题可通过与自模板蛋白质同类的蛋白质的可溶性解决,与自模板蛋白质同类的蛋白质可溶性的停机问题可通过自模板蛋白质聚集体从与自模板蛋白质同类的蛋白质中分化解决,得出停机问题对细胞来说可解的结论,以及细胞和病毒通过即时衣壳化合成子代基因组的推论,并证明自模板蛋白质聚集体从与自模板蛋白质同类的蛋白质中分化可通过细胞用于停机问题的解决方案解决,以及连续统假设。最终,我们揭示从编码自模板构象的蛋白质中分化出来的多肽骨架聚集体转化为以分子聚集体形式存在的构建细胞的多糖、膜脂和多核苷酸骨架,由此得出古菌和非古菌细胞之间以及病毒和细胞之间因共享细胞骨架而不存在起源时间上的先后问题的结论。
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