登录
 机构网站
  1. 首页
  2. 情报产品
  3. 快讯详情

《微生物所邓涛团队发现流感病毒NS1和NS2蛋白参与精细调控病毒RNA的转录与复制》

  • 来源专题：生物安全知识资源中心—领域情报网
  • 编译者： hujm
  • 发布时间：2023-05-18

  • 2023年5月11日，微生物研究所邓涛团队在《Journal of Virology》期刊发表题为Fine Regulation of Influenza Virus RNA Transcription and Replication by Stoichiometric Changes in Viral NS1 and NS2 Proteins的论文。该研究表明在病毒感染周期中，病毒自身编码蛋白NS1和NS2的表达水平差异参与精细调控流感病毒RNA的转录与复制动态。

    　　研究发现流感病毒早期表达蛋白NS1可以促进转录，而后期表达蛋白NS2可以抑制转录并促进复制，并且证明NS1和NS2的调控作用在甲乙型流感病毒中保守存在。进一步功能研究发现，NS1促进病毒RNA转录依赖其负责RNA结合的关键氨基酸R38和K41。NS2的N端氨基酸1-20缺失则不能抑制转录，但仍能促进复制，而NS2 C端最后一位氨基酸I121突变后则不能促进复制，但仍能抑制转录，表明NS2的N端和C端分别介导病毒RNA转录抑制和复制促进的功能。

    　　该项研究揭示了流感病毒早期表达蛋白NS1和后期表达蛋白NS2参与精细调控病毒RNA的动态合成，研究结果对阐明流感病毒RNA动态合成的调控机理提供了理论依据，同时也为进一步利用结构生物学手段解析病毒RNA合成调控的分子机制提供了新的研究方向。

    　　　中国科学院微生物研究所博士研究生张磊为论文第一作者，中国科学院微生物研究所高福院士和邓涛研究员为论文共同通讯作者。该工作得到了国家重点研发计划项目（2021YFC2300700和2022YFF1203200）和国家自然科学基金项目（NSFC）（81871669和32070173）的支持。

    　　全文链接：https://journals.asm.org/doi/10.1128/jvi.00337-23

  • 原文来源：http://www.im.cas.cn/xwzx2018/kyjz/202305/t20230517_6755470.html
216浏览量
原文链接
相关报告

  • 《微生物所叶健团队揭示红光调控植物抗虫媒病毒新机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-01-13
    • 病害三角（disease triangle）是描述疾病流行规律的理论，该理论指出“病害三要素”为致病病原生物、易感宿主和适合的环境条件三者相互作用才能引起侵染性病害。已知超过1480种植物病毒中，近80%由媒介昆虫传播，植物虫传病毒是制约我国农作物高产稳产的主要因素之一。以往作物病毒病害的研究注重于病毒和植物宿主两个方面，而实际上参与病毒传播、病害发生的因子还有传毒媒介昆虫以及光照、温度、气候、生物周期节律等环境因子。作为人类赖以生存的最重要生化反应，植物光合作用主要吸收红光和蓝紫光并存储为化学能，最终为人类和其他动物提供必需的食物和能量。光作为主要的环境因子，不仅调控植物生长发育的每个环节，而且同病害的流行爆发紧密相关。然而光是如何影响植物抗病性，病原微生物又是如何适应宿主抗性机制从而促进自身的传播等问题，尚亟待得到科学解答。 近日，中国科学院微生物所叶健课题组在PLoS Pathogens在线发表了题为Red-light is an environmental effector for mutualism between begomovirus and its vector whitefly的研究论文。该研究发现植物双生病毒卫星DNA编码的βC1蛋白可以通过靶向光信号途径的PIF转录因子家族调控的虫媒病毒抗性，促进虫媒病毒的快速传播，揭示了光调节双生病毒-烟粉虱-植物三者互惠共生的新机制。 　　本研究在前期工作的基础上，进一步以双生病毒中国番茄黄化曲叶病毒TYLCCNV与卫星DNA形成的侵染复合物为研究对象，发现双生病毒卫星感病植物和对媒介昆虫烟粉虱的吸引作用只有在光照条件下才会发生，而在黑暗条件下不会发生（图1A和1B）。已有研究表明βC1是病毒编码的关键决定因子，进一步利用单色光LED灯箱进行昆虫双选择实验，发现βC1转基因植物只有在红光和含有红光的白光条件下发生，而在黑暗、远红光和蓝光条件下没有显著差异 (图1C)。烟粉虱等大多数昆虫的视觉系统缺乏红光受体，是“红色色盲”，所以这种光依赖的烟粉虱选择行为改变主要是病毒感染植物后影响了昆虫嗅觉识别植物。 当植物受到昆虫取食后，会产生一系列的化学挥发物来调控昆虫的行为来趋避食草昆虫，其中萜烯类化合物 (Terpenes) 是植物挥发物中最丰富的一类化合物，研究报道部分倍半萜和单萜会趋避昆虫。该研究通过酵母双杂交筛选实验鉴定到光信号中的关键蛋白光敏色素互作蛋白 (PHYTOCHROME-INTERACTING FACTOR 3, PIF3) 可以与βC1蛋白互作，进一步Co-IP实验证明PIF3与βC1在光照和黑暗条件下均可以在植物体内互作 (图2A)。PIFs蛋白可以直接结合萜烯合酶 (Terpene synthase，TPS) 基因的启动子促进其转录 (图2B和2C)，因此在PIF过表达的植物中，介体昆虫烟粉虱的产卵量减少、伪蛹发育缓慢 (图2D和2E)，说明PIFs蛋白具有直接的抗虫作用。通过竞争性BiFC和pull-down实验发现βC1蛋白可以通过干扰PIF蛋白二聚体的形成不同程度的抑制其转录激活活性 (图2C)。 植物激素茉莉酸（jasmonic acid, JA）是一种介导植物抗虫的重要激素，转录因子MYCs是JA途径中的关键调控因子。MYC家族转录因子调控下游多种抗虫相关次生代谢物质的合成代谢相关基因，包括TPS基因。该课题组早期研究发现双生病毒βC1可以靶标MYC2, 通过干扰其二聚体的形成抑制MYC2-介导植物抗虫反应，与其媒介昆虫烟粉虱形成的互惠共生关系（Li et al. Plant Cell 2014）。PIF蛋白参与植物多个信号通路以参与发育过程以及不同的胁迫响应，包括光和JA途径。研究报道AtPIF4与AtMYC2相互作用，该研究还发现AtPIFs-AtMYC2的互作在一定程度上抑制了TPS基因的表达，而βC1可以促进AtPIF4-AtMYC2异源二聚体的互作进而进一步抑制TPS的表达，促进昆虫的取食。结合以上研究结果该论文提出以下工作模型：在健康植物中，PIFs和MYC2形成同源二聚体，结合在TPS基因启动子的不同区域，共同调节TPS基因表达，从而趋避烟粉虱；当植物受到双生病毒感染后，βC1一方面可以抑制PIFs或MYC2同源二聚体的形成，一方面又可以促进PIF- MYC2异源二聚体的形成，最终抑制了植物对烟粉虱的抗性反应，促进烟粉虱的取食，促进病毒的传播与扩散。本研究解析了光和JA信号共同调节病毒-昆虫-植物三者互作的新机制，为防控虫媒病害提供新的靶点，也为实现利用单色LED灯绿色防控双生病毒病害提供理论依据。 该文章由叶健课题组的副研究员赵平芝、助理研究员张璇和已毕业硕士研究生龚雨晴为共同第一作者，课题组王端、王宁、孙艳伟、高连博为文章的共同作者。值得一提的是，该研究得到了方荣祥院士、北京大学邓兴旺院士、美国加州大学戴维斯分校Daniel J. Kliebenstein教授、中国农业科学院植物保护研究所周雪平教授、南京农业大学教授许冬清、浙江大学刘树生教授的大力支持，也为该文的共同作者，叶健研究员为通讯作者。感谢清华大学陈浩东教授和中国农业大学李继刚教授提供了宝贵的抗体材料。该研究受到国家自然科学基金重点项目、国家重点研究和发展计划生物安全专项、国家相关人才计划等项目的支持。
    841浏览量
    原文链接

  • 《研究揭示靶向NS1的黄病毒广谱保护性抗体作用机制》
    • 来源专题：生物安全知识资源中心 | 领域情报网
    • 编译者：hujm
    • 发布时间：2021-01-10
    • 1月8日，中国科学院院士、中国科学院微生物研究所/中国科学院北京生命科学研究院研究员高福研究组，微生物所研究员施一研究组与澳大利亚昆士兰大学教授Paul R. Young、博士Daniel Watterson研究组合作，在Science发表了题为A broadly protective antibody that targets the flavivirus NS1 protein的研究论文，发现了一株对多种黄病毒都有保护效果的单克隆抗体1G5.3，并首次揭示了NS1广谱保护性抗体的作用机制，指出黄病毒非结构蛋白NS1可以作为通用疫苗设计的新靶点，有效避免ADE效应。 黄病毒是一类主要通过蚊媒传播的病毒，包括有登革病毒（DENV）、西尼罗病毒（WNV）及寨卡病毒（ZIKV）等，在热带、亚热带地区流行，危害大。目前，针对大多数黄病毒，未有有效的抗病毒药物和疫苗。开发广谱保护性疗法和疫苗成为黄病毒防控领域的关键且未实现的目标。之前的黄病毒治疗靶标和疫苗设计主要聚焦在病毒囊膜表面的E蛋白，高福团队于2016年解析了靶向E蛋白且能交叉保护寨卡病毒的单克隆抗体2A10G6的作用机制，并从中国寨卡康复病人体内鉴定出高效、特异的靶向寨卡病毒E蛋白的单克隆抗体。然而，E蛋白诱导的抗体保护范围有限，更重要的是，登革病毒感染以及疫苗研发过程中，发现E蛋白免疫会诱导产生有交叉反应性而中和能力差的抗体，当机体感染不同类型登革病毒时，这些抗体会产生抗体依赖增强（ADE）效应，反而会导致更加严重的感染。这对开发安全有效的广谱疫苗造成了挑战。 寨卡病毒等黄病毒共编码10种蛋白，其中非结构蛋白NS1是病毒唯一分泌并与宿主相互作用的重要蛋白，在病毒复制、致病及免疫逃逸中起关键作用。NS1在细胞内形成同源二聚体，与胞内膜系统的脂类结合，参与病毒复制，同时NS1还可形成由3个二聚体组成的同源六聚体，以可溶性形式分泌于胞外，与宿主免疫系统及其他宿主因子相互作用，帮助病毒免疫逃逸以及加强致病性。2016年至2017年，高福和施一研究团队解析了寨卡病毒NS1的C端分子结构，揭示了不同黄病毒NS1存在不同的表面电荷分布，随后解析了寨卡病毒NS1全长蛋白的二聚体结构，发现了NS1膜结合的关键区域，从结构上对NS1有了更深入的认识。2015年，Paul R. Young研究组发现DENV NS1是DENV的关键致病因子，可通过激活TLR4通路破坏血管内皮细胞层的完整性，或与登革患者的血管渗漏症状有关。NS1由感染细胞分泌，并在感染患者的血液中大量存在，因此靶向NS1的抗体可以通过抑制NS1的功能起到抗病毒的效果。以往研究发现，在多种黄病毒感染模型中，接种了NS1疫苗的小鼠可以免受病毒的致命攻击。NS1蛋白与E蛋白不同，不位于病毒表面，因此NS1抗体带来的ADE风险很低。尽管这些特征表明NS1是很有希望的疫苗和治疗性抗体靶点，但广谱性NS1抗体介导保护的范围和作用机制仍不清楚。 在这些研究基础上，研究人员希望能找到靶向NS1的广谱干预手段，从而达到广谱抗多种黄病毒的目标。研究筛选到一株单克隆抗体1G5.3，发现其对DENV及ZIKV的NS1都有结合。通过结构生物学手段，分别解析了1G5.3跟DENV-2及ZIKV NS1的复合物结构，发现其结合在NS1 C端 β梯形结构域的顶端，因此既能结合NS1二聚体，也能结合分泌到细胞外的NS1六聚体（图1）。
    119浏览量
    原文链接