病毒与宿主细胞相互作用分子机制的研究.doc

项目名称：病毒与宿主细胞相互作用分子机制的研究首席科学家：于晓方吉林大学起止年限：2012.1至2016.8依托部门：教育部一、关键科学问题及研究内容本项目选择重大传染性疾病-艾滋病的病原体人免疫缺陷病毒（HIV）为主要研究对象，在大量原创性前期工作基础上，对病毒与宿主细胞相互作用的分子机制进行系统研究，以期揭示“病毒与宿主蛋白形成的蛋白质网络在病毒侵染、复制、潜伏、出芽、耐药性中的功能和结构基础”这一重要科学问题。围绕上述科学问题，本项目：（1）将病毒学与结构生物学有机结合起来，在功能及作用机制基础上进行结构生物学方面的研究，解析一批重要病毒、宿主蛋白以及形成的蛋白质复合物的结构，解决本领域二十年来的科学热点和难点，阐明病毒与宿主蛋白相互作用及其蛋白质网络的功能与结构基础（课题1）；（2）以Tetherin等宿主天然防御因子为研究重点，利用蛋白组学和计算化学等技术手段，研究宿主天然防御因子的分子作用机制及结构基础，解析病毒与宿主细胞相互作用在宿主抵御病毒感染中的生物学功能（课题3）；（3），以TSG101及ESCRT复合物为研究重点，研究宿主细胞内参与病毒组装释放的核心环节，系统阐明病毒与宿主细胞相互作用在病毒复制中的生物学功能（课题4）；（4）从宿主遗传多态性和病毒耐药性两个研究热点入手，研究宿主因子与艾滋病易感性、病程进展及耐药性的相关性，阐明病毒与宿主细胞相互作用在艾滋病的发生与发展的作用（课题2）；（5）应用本课题组独有的随机基因敲除调控技术平台，全基因组筛选HIV-1感染潜伏期和重激活的关键宿主细胞因子，研究病毒与宿主细胞相互作用在病毒感染潜伏和重激活中的重要调控功能（课题4）。本课题紧密围绕“病毒与宿主细胞相互作用”这一主题，以“功能与结构学结合”为重点研究方向，从病原感染与宿主防御两个视角，从分子水平的结构生物学到整体水平的艾滋病发生发展的多层面，系统研究HIV-1与宿主相互作用在病毒侵染、复制、潜伏、出芽、耐药性中的功能和结构基础，为阐明其他病原体与宿主细胞相互作用机制的共同性和规律性提供理论基础和研究系统与平台，为提升我国重大传染性疾病的防控、疫苗与药物研发的整体水平奠定基础。主要研究内容：针对上述关键科学问题，拟开展以下研究：（一）系列HIV病毒蛋白与宿主蛋白相互作用及其蛋白质网络的分子作用机制。1、HIV-1Vif蛋白及其蛋白质网络的分子作用机制。我们最近的研究发现了一个新的细胞内调控因子VifF1（数据未发表），在Vif与Cul5、ElonginB、ElonginC等宿主蛋白形成的E3泛素化连接酶的功能中至关重要，而这一过程对病毒的复制至关重要。我们将进一步确定VifF1在HIV-1Vif蛋白形成的E3泛素连接酶和逃避宿主防御因子APOBEC3蛋白过程中的具体作用机制，以及HIV-1Vif与新的调控因子VifF1的相互作用界面。2、HIVVpr和Vpx蛋白的生物学功能和分子作用机制。Vpr和Vpx为艾滋病病毒的功能性基因，它们对病毒的复制、尤其在巨噬细胞中的复制至关重要。我们将考察Vpr蛋白中一些重要的功能区对其参与调节HIV-1病毒逆转录过程的保真性，核运输以及核定位，诱导的被侵染细胞的细胞周期阻滞等重要生理功能的影响；同时揭示Vpr诱导细胞凋亡的分子机制；Vpr促进HIV-1在巨噬细胞中感染的机制。2011年5月研究证明Vpx蛋白能够抑制宿主细胞内的抗病毒因子SAMHD1，而Vpx能够与宿主蛋白DDB1、Cul4A和DCAF1形成E3连接酶我们将进一步确定Vpx抑制SAMHD1的分子作用机制，Vpx的重要功能区。3、HIV-1Vpu蛋白及形成的蛋白质网络的分子机制。HIV的Vpu蛋白能够拮抗和抑制病毒颗粒释放的Tetherin蛋白，尽管目前有一些前期结果，但仍存在同研究结果之间仍具有矛盾的结论，将进一步的证实Vpu和Tetherin之间相互作用与拮抗机制，Vpu结合Tetherin后在细胞内的运转过程，以及Vpu介导的CD4和Tetherin降解途径的关系。4、TSG101对HIV病毒出芽的抑制作用和机理。本项目将进一步研究TSG101在病毒出芽过程中的分子作用机制；HIV病毒在长期TSG101阻断条件下的生物特性、突变谱和病毒出芽能力。特别是HIVGag基因突变株对病毒出芽能力的作用和机理；TSG101与ESCRT复合物相互作用中对细胞生理活动的影响。（二）宿主天然防御因子的分子作用机制。1、宿主天然防御因子Tetherin的抗病毒作用机制。宿主细胞内天然抗病毒因子Tetherin，作用于所有有膜病毒，不仅可以抑制HIV-1等逆转录病毒，还可以抑制Lassa病毒、Marburg病毒和Ebola病毒等其他种类病毒的细胞释放。HIV的Vpu蛋白对Tetherin具有抑制作用，我们将具体确定Tethe