慢病毒核壳蛋白的热稳定性及在反转录中与RNA结合的研究

基本信息
批准号:31870158
项目类别:面上项目
资助金额:59.00
负责人:王颖
学科分类:
依托单位:南开大学
批准年份:2018
结题年份:2022
起止时间:2019-01-01 - 2022-12-31
项目状态: 已结题
项目参与者:徐艳丽,吴俊丽,褚佳强,郭超,张青苗,郝沙沙,武兵,韩静雯,刘妍
关键词:
NCRNA结合免疫缺陷病毒核壳蛋白分子特征反转录
结项摘要

Nucleocapsid (NC) refers to both the NC domain of the retroviral Gag proteins and the NC proteins in the mature viral particles. The NC domain of the Gag protein is responsible for the recognition of packaging signal and the encapsidation of the viral genomic RNA into the virion. Mutations of several amino acids in the NC domain or in the packaging signal sequences lead to the loss of viral infectivity. The NC proteins in the mature virion, which are cleaved from the Gag proteins, can bind to the genomic RNA, coating and protecting the viral genome by forming the stable and compact nucleoprotein complexes. Upon entry into the cell, NC also plays a critical role in assuring the specificity and efficiency of reverse transcription. On one hand, NC is significantly important, since it plays an important role in essentially every step of the viral replication cycle, however, on the other hand, detailed mechanisms of how NC functions are still missing. We have found that NC is unusually thermostable, and the heat-treated NC protein remained its ability to bind with RNA and to inhibit the in vitro reverse transcription. Based on preliminary studies, we propose to compare the NC protein with the NC domain-containing fusion protein in their secondary conformations and their affinities and sequence selectivities to bind with RNA; to detect the temperature variation during CA polymerization and characterize the significance of temperature variation on the activities of the NC protein and the reverse transcriptase; to study whether the NC proteins modulate the activity of the reverse transcriptase, and whether dynamic dissociations of the NC proteins from the template RNA occur during the reverse transcription process. Detailed understanding of NC’s properties and functions in the viral replication cycle will facilitate the elucidation of the mechanism of viral replication, and facilitate the development of effective and rational therapeutic strategies against retroviruses.

核壳(NC)既指反转录病毒Gag蛋白的NC结构域,又指成熟毒粒中的NC蛋白。Gag蛋白的NC结构域负责识别包装信号,引导基因组RNA包装入病毒颗粒,它和包装信号中多个位置的突变都会使病毒丧失感染力;切割后的成熟NC蛋白则与病毒基因组RNA形成稳定紧凑的核蛋白复合物,起贴身保护作用,入侵细胞后在调控反转录的效率和特异性方面也发挥作用,但其中很多细节并不清楚。我们的前期研究证实,NC蛋白具有热稳定性,热处理后仍保持结合RNA和抑制体外反转录的能力。本研究拟比较慢病毒Gag蛋白的NC结构域和成熟NC蛋白在分子构象、结合RNA的特异性和亲和力方面的差异;分析毒粒成熟过程是否伴随温度变化及变温对NC和反转录酶活性的影响;研究NC蛋白及其热稳定性对反转录酶活性的影响,以及反转录酶通过时NC与RNA的结合如何改变。深入研究NC的热稳定性及功能,有助于阐明病毒的复制机制,为研发新的抗病毒治疗策略奠定基础。

项目摘要

慢病毒的核壳蛋白(nucleocapsid, NC)是Gag蛋白的NC结构域在病毒成熟时被蛋白酶切割出来的。Gag蛋白的NC结构域负责在病毒装配时特异性识别并结合病毒包装信号(packaging signal, Psi),将2拷贝的基因组RNA包装进病毒颗粒。而NC蛋白被认为是核酸分子伴侣,在成熟病毒颗粒中非特异性结合并保护病毒基因组。在本项研究中,我们证实了HIV-1、SIV、EIAV的NC蛋白具有热稳定性,100°C孵育60 min后仍有超40%保持可溶,且可溶NC保持了其RNA结合活性、Psi结合活性、以及高序列覆盖度下的反转录抑制活性。HIV-1的反转录酶在42°C短暂处理后可溶性和活性也未受到影响。为比较NC结构域和成熟NC蛋白的RNA结合特性,我们建立了基于RT-qPCR的定量分析在众多无关RNA存在的情况下蛋白质选择性富集病毒Psi的策略。发现HIV-1的Gag在大肠杆菌体内和在体外结合反应中分别将Psi富集了17.70和21.05倍,而NCp7只富集了1.97和2.31倍。利用SPR技术测定出Gag结合Psi中SL3的亲和力比NCp7高一个数量级。由于NCp7结合Psi不依赖其锌指基序和二级结构,我们测定了Gag和NCp7的锌离子含量,发现Gag结合2个锌,而NCp7只结合1个,推测是N-端锌指基序丧失了大部分的锌结合能力。结合2个锌的Gag截短体富集Psi的能力和结合SL3的亲和力与Gag相当,均高于NCp7和结合1个锌的Gag截短体和突变体。利用加热及其后的不同冷却方式,我们制备了含0、1、2个锌的NCp7,发现2NCp7选择Psi-RNA的能力及与SL3的亲和力与Gag大致相当;而0NCp7则与H23&44K双突变的NCp7相当。我们还纯化了HIV-1的蛋白酶,通过测定酶切反应前后游离的及蛋白结合的锌离子浓度,发现由NC结构域切割出成熟NC时可能伴随锌离子的释放。通过本项目的研究,我们不仅回答了申请时提出的科学问题,证实了NC的热稳定性及其在高序列覆盖度下对反转录的抑制,揭示了Gag和NC蛋白在选择病毒Psi及结合SL3亲和力方面的显著差异,还首次分析了NC结构域和成熟NC蛋白具有不同RNA结合特性的可能原因,提示锌离子在病毒生活周期调控方面可能发挥重要作用。这项工作将有助于对慢病毒复制调控过程的理解,为基于锌离子的慢病毒治疗策略研发提供依据。

项目成果
{{index+1}}

{{i.achievement_title}}

{{i.achievement_title}}

DOI:{{i.doi}}
发表时间:{{i.publish_year}}

暂无此项成果

数据更新时间:2023-05-31

其他相关文献

1

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DeoR家族转录因子PsrB调控黏质沙雷氏菌合成灵菌红素

DOI:10.3969/j.issn.1673-1689.2021.10.004
发表时间:2021
2

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

内点最大化与冗余点控制的小型无人机遥感图像配准

DOI:10.11834/jrs.20209060
发表时间:2020
3

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

针灸治疗胃食管反流病的研究进展

DOI:
发表时间:2022
4

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

转录组与代谢联合解析红花槭叶片中青素苷变化机制

DOI:
发表时间:
5

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

水氮耦合及种植密度对绿洲灌区玉米光合作用和干物质积累特征的调控效应

DOI:10.3864/j.issn.0578-1752.2019.03.004
发表时间:2019

王颖的其他基金

批准号:41603111
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:10926135
批准年份:2009
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:81402090
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81703961
批准年份:2017
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61305049
批准年份:2013
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81470095
批准年份:2014
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:31801999
批准年份:2018
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81572849
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31370884
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:51574177
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:31570088
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71303220
批准年份:2013
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21607086
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60772155
批准年份:2007
资助金额:26.00
项目类别:面上项目
批准号:21203174
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11626125
批准年份:2016
资助金额:3.00
项目类别:数学天元基金项目
批准号:70273064
批准年份:2002
资助金额:5.00
项目类别:面上项目
批准号:51371063
批准年份:2013
资助金额:80.00
项目类别:面上项目
批准号:81903619
批准年份:2019
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21177013
批准年份:2011
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:81800852
批准年份:2018
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51578070
批准年份:2015
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:41205077
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61504153
批准年份:2015
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41301322
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50975019
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:41304081
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61774052
批准年份:2017
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:11701252
批准年份:2017
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81671670
批准年份:2016
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:60772127
批准年份:2007
资助金额:29.00
项目类别:面上项目
批准号:11701068
批准年份:2017
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:49236120
批准年份:1992
资助金额:80.00
项目类别:重点项目
批准号:70703005
批准年份:2007
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31300034
批准年份:2013
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81100206
批准年份:2011
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30500024
批准年份:2005
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71473046
批准年份:2014
资助金额:62.00
项目类别:面上项目
批准号:71401004
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21305046
批准年份:2013
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30801454
批准年份:2008
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:60906048
批准年份:2009
资助金额:21.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51907025
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41807173
批准年份:2018
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81772631
批准年份:2017
资助金额:45.00
项目类别:面上项目
批准号:48670245
批准年份:1986
资助金额:4.00
项目类别:面上项目
批准号:61203282
批准年份:2012
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21673220
批准年份:2016
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:61201294
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81071999
批准年份:2010
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51005163
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50679072
批准年份:2006
资助金额:31.00
项目类别:面上项目
批准号:81572422
批准年份:2015
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
批准号:31601075
批准年份:2016
资助金额:17.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61404070
批准年份:2014
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200042
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61874124
批准年份:2018
资助金额:63.00
项目类别:面上项目
批准号:81873833
批准年份:2018
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:31200368
批准年份:2012
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:50708007
批准年份:2007
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602341
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31401708
批准年份:2014
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:40271004
批准年份:2002
资助金额:32.00
项目类别:面上项目
批准号:81873868
批准年份:2018
资助金额:56.00
项目类别:面上项目
批准号:61003041
批准年份:2010
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81200596
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:30771965
批准年份:2007
资助金额:35.00
项目类别:面上项目
批准号:51008199
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51903114
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31872921
批准年份:2018
资助金额:59.00
项目类别:面上项目
批准号:11803020
批准年份:2018
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61304171
批准年份:2013
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31000790
批准年份:2010
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31702195
批准年份:2017
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61673324
批准年份:2016
资助金额:57.00
项目类别:面上项目
批准号:81501456
批准年份:2015
资助金额:18.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21572023
批准年份:2015
资助金额:65.00
项目类别:面上项目
批准号:21903024
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81904235
批准年份:2019
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31700269
批准年份:2017
资助金额:24.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61340056
批准年份:2013
资助金额:18.00
项目类别:专项基金项目
批准号:71673055
批准年份:2016
资助金额:49.00
项目类别:面上项目
批准号:61501459
批准年份:2015
资助金额:19.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:21606018
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:41401182
批准年份:2014
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:71874161
批准年份:2018
资助金额:47.50
项目类别:面上项目
批准号:61575222
批准年份:2015
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:51401121
批准年份:2014
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:11602159
批准年份:2016
资助金额:22.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61501044
批准年份:2015
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51774214
批准年份:2017
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
批准号:81200931
批准年份:2012
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:31170828
批准年份:2011
资助金额:50.00
项目类别:面上项目
批准号:61108078
批准年份:2011
资助金额:26.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81171345
批准年份:2011
资助金额:58.00
项目类别:面上项目
批准号:30970140
批准年份:2009
资助金额:30.00
项目类别:面上项目
批准号:21901151
批准年份:2019
资助金额:25.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:81801297
批准年份:2018
资助金额:23.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:51602314
批准年份:2016
资助金额:20.00
项目类别:青年科学基金项目
批准号:61571343
批准年份:2015
资助金额:57.00
项目类别:面上项目

相似国自然基金

1

对虾转录激活反应RNA结合蛋白与真核翻译起始因子6在对虾抗病毒防御中的作用

批准号:30972236
批准年份:2009
负责人:王金星
学科分类:C1901
资助金额:33.00
项目类别:面上项目
2

RNA结合蛋白RBM47抗RNA病毒的作用及机制的研究

批准号:31770933
批准年份:2017
负责人:戴建锋
学科分类:C0806
资助金额:60.00
项目类别:面上项目
3

DNA/RNA双重结合候选蛋白Lin28B转录和转录后共激活BCR/ABL促进慢粒急变的调控机制

批准号:81670146
批准年份:2016
负责人:陈春燕
学科分类:H0809
资助金额:55.00
项目类别:面上项目
4

RNA干扰结合慢病毒载体过表达研究Gnaq基因在神经细胞氧化应激中的作用及分子机制

批准号:81260195
批准年份:2012
负责人:陈绍春
学科分类:H0912
资助金额:49.00
项目类别:地区科学基金项目