黄热病毒顺式作用RNA元件cHP2调控基因组复制的机制研究
批准号:
32070183
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
刘忠钰
依托单位:
学科分类:
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:
刘忠钰
中文摘要
黄热病毒为黄病毒科黄病毒属成员,经蚊虫叮咬感染人类后可导致高致死率的黄热病。目前对黄热病毒复制机制的认识尚不深入。申请人在前期研究中发现,黄热病毒基因组5′末端存在可直接参与基因组环化的独特“开关”元件cHP2,提示与其它重要蚊媒黄病毒相比,黄热病毒具备特有的复制策略。基于上述发现,本项目以黄热17D疫苗株为模型,首先在复制子水平分析两类宿主中cHP2对病毒基因组复制的作用,然后基于反向遗传学操作,在完整病毒中对该元件的功能加以鉴定。进一步利用RNA pull-down、质谱分析等手段,筛选与cHP2互作的哺乳动物及蚊虫蛋白。在此基础上,结合EMSA、SHAPE、病毒酶活性试验等技术,对cHP2调节病毒基因组环化与RNA合成的机制展开研究。本项目将阐明不同宿主条件下cHP2在黄热病毒复制周期中的功能与相关分子机制,为深入认识黄热病毒复制规律奠定基础,并为抗病毒药物设计提供新思路。
英文摘要
Yellow fever virus (YFV) belongs to the Flavivirus genus of the Flaviviridae family. YFV is mainly transmitted by the biting of mosquitoes, and human infections of YFV can lead to the high fatality yellow fever disease, posing a great threat to the public health. Currently, the mechanistic details of yellow fever virus replication are poorly understood. In the previous research, the applicant has found that a special “RNA switching” element in the genomic 5′ end, designated as the cHP2, may directly participate in the genome cyclization process of YFV. The above finding suggests that YFV may utilize a specialized replication strategy, different from that used by other medically important mosquito-borne flaviviruses. Based on these work, in this project, the live attenuated 17D vaccine strain will be utilized as a model to study the role of cHP2 in YFV replication. Firstly, the mutations targeting the cHP2’s structure will be introduced into YFV-17D replicons, and the effect on viral RNA replication will be investigated in both mammalian and mosquito cell lines. Then, virus mutants will be generated to characterize the cHP2’s function under the condition of complete viral propagation by using reverse genetics approaches. Furthermore, the cHP2-interacting proteins from both mammalian and mosquito cells will be screened by RNA pull-down assay followed by LC-MS/MS analysis. Based on the above results, the molecular mechanisms how cHP2 regulates genome cyclization and viral RNA synthesis will be characterized by a combination of the electrophoretic mobility shift assay (EMSA), selective 2′-hydroxyl acylation analyzed by primer extension (SHAPE) as well as in vitro RNA-dependent RNA polymerase (RdRp) and helicase activity assays. By unveiling the function and the corresponding mechanisms of cHP2 in YFV replication in different hosts, this project will not only deepen the understandings about the regulation of YFV replication, but also provide novel concepts for the design of antiviral drugs.
顺式作用RNA元件在黄病毒属复制过程中发挥关键作用。黄热病毒基因组中包含一系列功能未知的特化RNA元件。本项目以黄热病毒17D疫苗株为模型,首先结合SHAPE分析与RNA结构预测手段对病毒基因组不同状态下的末端RNA结构特征加以探究,从而在病毒衣壳蛋白编码区发现cHP2、DCS-HP等特征性结构元件。其中cHP2在基因组环状状态下可与3′-UTR中的sHP元件形成不完全互补的双链结构,提示其直接参与基因组环化。为研究cHP2与DCS-HP的功能,我们通过反向遗传学操作构建相应的突变病毒,并证实上述元件在病毒增殖过程中均发挥重要作用。在此基础上,本项目一方面结合SHAPE分析、电泳迁移率变化试验与病毒复制子试验等手段,揭示DCS-HP的存在有助于将病毒基因组环化维持在最佳水平,从而保证病毒基因组复制效率。另一方面,复制子试验确认cHP2自身二级结构也对病毒基因组有效复制具有关键作用,而复制子与电泳迁移率变化试验结果间的彼此印证则说明cHP2/sHP元件的互作对于病毒基因组环化和RNA复制具有重要意义。有趣的是,不影响sHP自身二级结构,仅破坏其与cHP2的远程相互作用的sHP双链区突变对基因组末端RNA结合效率影响甚小,而对病毒基因组复制则具有极大的破坏作用。进一步突变分析提示,sHP元件可能参与形成对维持病毒基因组状态和复制效率具有关键功能的高级相互作用基序,而cHP2与sHP间的碱基互补配对则可能控制这一基序的结构转变。为更加深入探讨cHP2等元件发挥功能的分子机制,本项目对与黄热病毒基因组末端RNA特异结合的宿主因子进行了鉴定。目前已发现多种新的互作蛋白,为后续工作指明方向。我们还构建了可用于顺式作用RNA元件功能研究的17D-Rluc.2A报告病毒和在感染的报告细胞中定位复制发生位点的新型报告寨卡病毒,为从多角度研究黄病毒顺式作用RNA元件的功能奠定了重要技术基础。
DCS-PK元件自然演变影响寨卡病毒复制效率的机制研究
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批准号:--
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项目类别:省市级项目
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资助金额:15.0万元
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批准年份:2024
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负责人:刘忠钰
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依托单位:
基于多点荧光标记技术实时观察登革病毒复制过程
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批准号:2020A151501771
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项目类别:省市级项目
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资助金额:10.0万元
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批准年份:2020
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负责人:刘忠钰
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依托单位:
国内基金
海外基金