病毒-宿主相互作用的系统生物学与宿主靶向抗病毒策略

以病毒蛋白为靶的抗病毒药物面临易产生耐药、抗病毒谱较窄等诸多问题,宿主分子靶向已经成目前抗病毒药物研究的重要策略,宿主靶标的辨识是宿主靶向药物设计的关键。病毒-宿主相互作用的系统生物学研究将成为抗病毒药物宿主靶标辨识和宿主-病毒联合靶向治疗策略设计提供有力工具。近年来通过蛋白质组学、大规模基因沉默、基因芯片等实验得到了大量的病毒感染相关宿主分子和病毒-宿主分子相互作用关系,为在病毒-宿主分子网络水平揭示病毒生存策略奠定了基础。整合病毒感染基因表达谱和人蛋白相互作用网络可以构建病毒感染激活网络,进而通过网络分析获得关键的宿主因子。正在发展的动态蛋白质组学和动态网络分析技术将为建立更加真实的病毒-宿主分子网络模型,进而辨识有效的宿主靶标提供有力工具。

猪瘟病毒C蛋白与宿主β-actin相互作用的鉴定

为了研究猪瘟病毒(CSFV)和宿主间的相互作用,采用Co-IP方法,利用CSFV C蛋白从PK-15细胞中钓取与其相互作用的宿主蛋白质,经SDS-PAGE电泳,银染,选取差异条带,进行质谱分析,选取β-actin蛋白作为研究的对象。经内源性Co-IP试验和GST pulldown试验进一步证实CSFV C蛋白和β-actin可以特异性结合,激光共聚焦试验表明两者共定位于细胞质。本研究表明CSFV C蛋白与宿主细胞β-actin蛋白存在相互作用,为深入研究CSFV蛋白质与宿主蛋白质间相互作用提供了实验依据。

猪瘟病毒衣壳蛋白与宿主丝/苏氨酸蛋白激酶N1相互作用的鉴定

为筛选并鉴定与猪瘟病毒(CSFV)衣壳(C)蛋白相互作用的宿主蛋白,本研究采用酵母双杂交技术以CSFV C蛋白为诱饵从猪外周血单个核细胞(PBMC)c DNA表达文库中筛选与之相互作用的宿主蛋白,共筛选到6种蛋白,分别为ATP5B、SON3、PKN1、PCBP1、RPS20和IQGAP1,根据Gene Ontology分析结果,这些蛋白分别参与细胞的增殖和代谢等过程。本研究选取丝/苏氨酸蛋白激酶N1(PKN1)进行进一步验证,经酵母共转化试验、免疫共沉淀试验和GST pull-down试验证实,宿主PKN1蛋白与CSFV C蛋白之间存在特异性结合。本研究首次证明PKN1与CSFV蛋白之间的相互作用关系,为进一步研究PKN1蛋白在CSFV感染过程中发挥的作用奠定了基础。

宿主因子NPSR调节伪狂犬病病毒感染能力的研究

[目的]伪狂犬病病毒(Pseudorabies virus,PRV)属甲型疱疹病毒科,是一种嗜神经性病毒,通过接触传播感染造成神经和呼吸系统疾病。猪是PRV的自然宿主,PRV的感染和流行对养猪业造成巨大经济损失。PRV侵染宿主中枢神经系统后,引发神经肽S(Neuropeptide S,NPS)系统表达水平的改变。NPS是一种神经肽物质,作为神经内分泌系统的关键成员在中枢神经系统中广泛分布,与慢性疾病相关联,NPS通过神经肽S受体(Neuropeptide S receptor,NPSR)介导多样化的生理功能,在机体内以NPS/NPSR系统形式共同参与神经内分泌-免疫网络调节。本研究探讨了NPS/NPSR系统在PRV感染宿主细胞中的作用,以期待开发新的抗PRV靶点。[方法]通过CRISPR/Cas9构建NPS和NPSR敲除的PK15细胞系,利用qPCR、免疫荧光、Western blot、免疫共沉淀(CO-IP)等方法检测感染PRV病毒后细胞系的抗病毒能力及NPSR与病毒表面糖蛋白的结合能力。[结果]NPSR敲除能减弱PRV对PK15细胞的感染能力,而NPS基因敲除增强了PRV对PK15细胞的感染能力。NPSR敲除细胞在PRV吸附过程中能减少病毒的侵入量,因此NPSR是潜在的PRV入侵受体。CO-IP试验证明,NPSR与病毒包膜蛋白gB和gD存在相互作用。[结论]NPSR通过与病毒表面糖蛋白结合促进PRV感染,NPSR可能是PRV感染神经系统的受体因子之一。NPSR敲除能显著抑制PRV对PK15细胞的感染。NPSR可为开发PRV防控药物和治疗策略提供新的研究靶点。

猪脑心肌炎病毒VP1蛋白与宿主RPS20蛋白相互作用研究

为筛选并鉴定与猪脑心肌炎病毒(EMCV) VP1蛋白相互作用的宿主蛋白,本实验采用酵母双杂交系统筛选BHK-21细胞cDNA酵母表达文库。酵母共转化和免疫共沉淀试验表明VP1和RPS20蛋白之间存在特异性相互作用。激光共聚焦试验显示,过表达的VP1和RPS20共定位于细胞质中。本研究初步证实了RPS20与EMCV VP1蛋白之间的相互作用,为进一步研究RPS20蛋白在EMCV感染过程中的生物学功能奠定了基础。

杆状病毒与昆虫宿主相互作用的研究进展

杆状病毒与昆虫宿主相互作用是一种基本的分子和生态问题,不仅在农业上,而且在真核表达系统、基因治疗、蛋白表面展示系统以及基因工程疫苗等方面都有重要的实际应用。杆状病毒还是一种很有潜力的病毒杀虫剂,而且对环境来说是安全的。研究这些相互作用也产生了许多重要和有价值的发现。杆状病毒生命循环中存在两种不同形式的病毒,即包埋型病毒粒子(occlusion derived virus,ODV)和出芽型病毒粒子(budded virus,BV)。ODV包裹于多角体中,主要负责宿主的原发感染;而BV由感染的宿主细胞释放后引发继发感染。病毒侵染起始于敏感的昆虫宿主食用了污染包涵体病毒的植物。在宿主中肠的碱性环境中,多角体溶解释放ODV,ODV与宿主肠道柱状上皮细胞细胞膜融合,通过内吞体进入细胞。之后核衣壳从内吞体中逃脱并被转运到细胞核。病毒转录和复制在细胞核进行,新生的BV粒子从基底膜出芽引起全身感染。杆状病毒与宿主细胞相互作用包括从病毒结合和进入时的相互作用,到宿主基因表达调节,以及修饰与调节细胞和机体所发生的生理和防御的相互作用的复杂和微妙的机制。本文主要以杆状病毒侵染昆虫宿主的过程为线索,总结和评述了杆状病毒与昆虫宿主相互作用方面研究的最新进展,特别是杆状病毒基因在病毒入侵过程中所起的作用。

猪脑心肌炎病毒3AB蛋白与宿主蛋白RPL11相互作用的鉴定

为了研究与猪脑心肌炎病毒(EMCV)3AB相互作用的宿主蛋白,本实验采用酵母双杂交方法筛选BHK-21细胞cDNA酵母表达文库,获得6个与EMCV 3AB相互作用的宿主蛋白(RFC5、LRWD1、PIH1D1、RPL11、RPS20和LGALS1),经分析显示这些蛋白分别参与DNA复制、有丝分裂和细胞凋亡等过程;酵母共转化试验与免疫共沉淀试验证实EMCV 3AB和RPL11两者之间存在特异性结合;激光共聚焦试验显示EMCV 3AB与RPL11共同过度表达时,二者共定位在细胞核中,而在EMCV感染状态下,3AB与RPL11主要共定位在细胞质中。另外,EMCV感染HeLa细胞能降低细胞中p53的蛋白水平,但3AB并不直接促进p53蛋白降解,表明EMCV 3AB对RPL11-MDM2-p53通路无影响。本研究发现并证实了RPL11与EMCV 3AB之间的相互作用,为进一步研究RPL11蛋白在EMCV复制中的作用奠定了基础。

微小RNA在病毒与宿主相互作用中的功能

微小RNA(microRNA,miRNA)是一类长度为22个核苷酸左右的内源性非编码小RNA分子。自1993年最先从秀丽隐杆线虫体内发现miRNA以来,目前为止已有35 000多条miRNA在植物、动物及病毒中被发现。它们作为重要的转录调控因子,参与细胞分化、凋亡、代谢、信号转导、免疫等多种生物学过程。病毒和宿主细胞均可编码miRNA,病毒编码的miRNA可改变宿主内环境,而宿主编码的miRNA则可影响病毒生存。本文就miRNA对病毒与宿主相互作用的调控进行综述。

EBV与TLRs信号通路相互作用机制研究进展

EB病毒(Epstein-Barr virus,EBV)作为全球范围内高感染率的病毒之一,与鼻咽癌、胃癌、乳腺癌及宫颈癌等众多肿瘤的发生有关。Toll样受体(Toll like receptors,TLRs)作为先天免疫系统的组成成分,在机体抵御病毒的过程中发挥着重要作用。当机体受到EBV刺激,可通过激活TLRs信号通路引发固有免疫应答,从而控制EBV的进一步感染,但EBV也可通过一系列途径调控宿主免疫,维持其自身在宿主内的持续性感染。因此,研究EBV与固有免疫TLRs信号通路之间的相互作用机制,对于进一步阐明EBV的潜伏感染、裂解感染的调控机理及其致病性具有重要意义。主要阐述了EBV与TLRs信号通路之间相互作用的研究进展,以期为开发新的EBV治疗靶点以及完善TLRs激动剂的临床方案提供一定的参考。

ANP32A物种特异性差异限制甲型禽流感病毒聚合酶在宿主中作用的研究

当具有新抗原性的人畜共患流感病毒获得在人类中传播的能力时,流感大流行将随时可能发生。宿主范围变化受禽类病毒成分与人类宿主间兼容性的限制,包括受体偏好、病毒粒子稳定性及禽类病毒RNA依赖性RNA聚合酶的在人类细胞中的低活性。哺乳动物在适应过程中,会自动选择异三聚体病毒聚合酶成分,尤其是PB2蛋白的突变体,但其作用方式尚不清楚。研究结果显示,宿主ANP32A蛋白的物种特异性差异是限制禽类病毒聚合酶在哺乳动物细胞中作用的因素。禽类ANP32A蛋白在富含亮氨酸重复序列与羧基端低复杂度酸性区结构域间还有33个氨基酸。禽类病毒侵染哺乳动物细胞后,禽类ANP32A蛋白促使禽类病毒聚合酶达到类似于哺乳动物适应聚合酶的水平。删除鸡ANP32A中禽类特异性序列可阻断该活性,但将其插入人体ANP32A或紧密相关的ANP32B,可强化禽类病毒聚合酶作用。H5N1或H7N9亚型禽流感病毒感染人体后,迅速选择替换聚合酶蛋白,如PB2(E627K),从而将病毒聚合酶替换为较短的哺乳动物ANP32A。因此,ANP32A被认为是支持流感病毒复制的重要宿主合作伙伴,是新抗病毒药物的候选宿主靶蛋白。

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶2在单纯疱疹病毒复制中的作用

细胞周期蛋白依赖性蛋白激酶(CDK)与单纯疱疹病毒(HSV)等多种重要人类疾病病毒的复制密切相关。但具体哪种CDK是病毒复制所必需的还不清楚。本文用不同剂量的HSV-1-KOS株(以下简称HSV)感染CDK2功能缺陷型宿主细胞,结果发现HSV在CDK2功能缺陷型宿主细胞中的复制具有感染剂量依赖性;一步生长曲线分析结果表明其在CDK2功能缺陷型宿主细胞中的复制较在正常细胞延迟3h;感染6h时CDK2活性被诱导,9h时活性最大;CDK2活性增加后HSV-1即进入快速的裂解性复制。提示CDK2可能在HSV复制的启动中起着某种重要作用。

σNS蛋白与宿主TRAM1因子互作对鸭呼肠孤病毒复制的影响

宿主因子TRAM1(translocation-associated membrane protein 1,TRAM1)是一种参与I型膜蛋白质分解的蛋白,通过升高含量来缓解内质网(ER)在应激时的压力。前期研究发现,鸭呼肠孤病毒(duck reovirus,DRV)感染原代鸭成纤维细胞后,TRAM1宿主因子变化异常。为确定宿主细胞TRAM1因子与DRV非结构蛋白σNS是否存在相互作用以及相互作用对DRV复制的影响,本实验首先表达σNS蛋白,通过GST融合蛋白沉降技术(GST pull-down)发现TRAM1蛋白与σNS蛋白在细胞外存在相互作用;通过免疫共沉淀(co-immunoprecipitation,Co-IP)试验证实二者在细胞内存在相互作用。过表达TRAM1能够从转录水平抑制DRVσNS的表达,而抑制TRAM1提高σNS的转录水平。本研究为进一步分析σNS蛋白在DRV复制过程中的功能以及为σNS蛋白与宿主因子TRAM1互作对DRV复制的影响提供试验依据。

寨卡病毒感染的辅助性宿主因子研究进展

寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)感染可造成宿主神经系统损伤,与胎儿头小畸形和格林-巴利综合征的发生相关。有许多针对包括ZIKV在内的黄病毒疫苗与抗病毒药物正处于研发阶段。本文总结了辅助ZIKV感染的宿主因子研究现状,有助于揭示ZIKV的感染机制。

水产动物的病毒基因组及其病毒与宿主的相互作用

水产养殖是近30年来世界上增长最快的农业生产方式,但病毒已成为严重威胁水产养殖可持续发展的传染性病原.近10年来,已从水产动物中鉴定出大量不同的病原病毒,解析了100多株水产动物病毒的基因组及其遗传特征,并开始对这些病毒与宿主的相互作用有了系统和深入的认识.本文在作者20多年研究积累的基础上,重点评述水产动物的重要病毒如虹彩病毒、疱疹病毒、呼肠孤病毒和弹状病毒的基因组遗传信息特征以及这些病毒-宿主相互作用的研究进展.

鱼类神经坏死病毒研究进展

神经坏死病毒(nervous necrosis virus, NNV)是病毒性神经坏死病(viral nervous necrosis, VNN)的病原,可感染120余种海水鱼,感染后导致鱼类脑部与视网膜空泡化,发病死亡率最高可达100%.综述了神经坏死病毒的基因组、编码的蛋白、病毒的受体、诱导的免疫反应以及病毒的检测与防治研究,并对该疾病未来的防治手段和研究方向进行了探讨,以期对科学防治神经坏死病提供理论依据,推进石斑鱼、海鲈鱼等海水鱼养殖业的发展.

小菜蛾颗粒体病毒PP31与两种宿主蛋白发生相互作用

在病毒侵染和复制过程中,病毒与宿主之间存在广泛的蛋白质-蛋白质相互作用。本研究建立了一个小菜蛾幼虫cDNA文库,用于筛查与小菜蛾颗粒体病毒(Plutella xylostella granulovirus,PlxyGV)蛋白相互作用的小菜蛾幼虫蛋白。pp31同源基因存在于所有鳞翅目昆虫杆状病毒。其编码产物是一种磷蛋白,与病毒基因表达调控相关。本研究通过酵母双杂交实验从小菜蛾幼虫cDNA文库中筛选出两个与PlxyGV PP31相互作用的蛋白质基因。序列分析结果显示这两个基因的预期编码产物分别是小菜蛾蛋白激酶C受体(RACK)和一种甲硫氨酰氨肽酶2(MetAP2)同源蛋白。原核表达和蛋白质纯化实验结果显示,rack与6-组氨酸编码序列的融合基因的表达产物是一个38kD多肽。在GST-pulldown实验中,RACK蛋白随同GST-PP31融合蛋白一起吸附于GST亲和树脂,进一步证实了小菜蛾RACK蛋白与PlxyGV PP31发生相互作用。

miRNA调控病毒与宿主细胞相互作用的研究进展

病毒是专性细胞内寄生物,其复制很大程度上依赖于宿主细胞。病毒与宿主细胞的相互作用对二者均具有重要意义。微小RNA(miRNA)是在多细胞真核生物中新近发现的一类重要的基因表达转录后调控分子,其作为关键的效应分子,在复杂的病毒与宿主相互作用网络中发挥重要作用。病毒和宿主细胞均可编码miRNA。病毒编码的miRNA能够直接改变宿主环境,包括免疫系统分子构成;而细胞编码的miRNA能够直接影响病毒的复制周期。本文主要对miRNA调控病毒与宿主细胞相互作用的最新进展作一综述。

寨卡病毒及其与宿主蛋白相互作用研究进展

寨卡病毒(Zika virus,ZIKV)作为一种新出现的蚊媒病原体,与成人格林-巴利综合征(Guillain–Barresyndrome,GBS)、新生儿小头畸形以及神经系统缺陷等疾病有关。2016年世界卫生组织将寨卡疫情列为国际关注的公共卫生突发事件,近年来关于ZIKV病原学、流行病学、感染与致病、抗病毒免疫应答、疫苗与药物的研究越来越多,为有效防控该病提供了理论依据和具体实践。本文就ZIKV蛋白组成及相应功能、感染周期、ZIKV受体及ZIKV-宿主相互作用等的最新研究进展进行综述,旨在正确认识和深入理解ZIKV致病与机体抗病相关机制,为设计有效的预防或治疗疫苗或药物提供参考资料。

长链非编码RNA在病毒与宿主相互作用中功能的研究进展

长链非编码RNA(long non-coding RNA,IncRNA)在细胞生命活动中扮演着重要的角色,在病毒与宿主相互作用中也发挥多种调控作用。病毒的感染能诱导细胞内多种IncRNA的差异表达,而差异表达的IncRNA又可通过各种方式来对侵染的病毒起到或抑制或协助的作用。本文主要列举了不同种类的病毒所诱导的差异表达的IncRNA,以及病毒与这些IncRNA之间的相互作用机制。