病毒复制起始过程中VPg尿苷化的分子机制研究

Recent research have highlighted the pivotal role of VPg(Viral protein genome-linked) in the initiation of viral replication and transcription. Currently, there are only two virus families, e.g. Picornaviridae and Caliciviridae, are known to use VPg as the primer to initiate viral replication and transctiption. To function as the primer, virally encoded VPg should (1) bind to viral polymerase and (2) subseuqently be uridylylated. However, the VPg binding site on viral polymerase, the VPg uridylylation site and the molecular mechanism of VPg uridylylation remain unclear. In the present work, we focus on the molecular mechanism of viral VPg urdylylation. We will investigate VPg binding site on vrial polymerase, the precise VPg uridylylation site, the complex structures of viral polymerase and VPg, and the molecular mechanism of VPg uridylylation. We are also interested in the difference on the mechanism of VPg uridylylation between Picornavirus and Calicivirus.

利用病毒末端结合蛋白 VPg(Viral Protein Genome-linked)做为引物起始病毒的转录复制，是病毒复制中最有特点的一种，其机制也是病毒学研究中的重点和热点问题。到目前为止，只有小RNA病毒科（Picornaviridae）和杯状病毒科（Caliciviridae）采用此种模式完成病毒复制的起始。VPg做为引物起始病毒转录复制的过程有两个关键步骤，即（1）VPg与病毒聚合酶的相互作用和（2）VPg的尿苷化（uridylylation）。然而VPg的结合位点、VPg的尿苷化位点、VPg的尿苷化催化机制等仍不清楚。本项目以病毒复制起始中最具特点的Vpg尿苷化过程为目标，综合利用生物物理和病毒学的手段，阐明小RNA病毒和杯状病毒VPg尿苷化的分子机制，发现病毒复制起始过程VPg尿苷化的规律和异同，探索通过阻断VPg尿苷化抑制病毒复制的方法，为抗病毒药物研究提供新思路、新机制。

本项目以病毒复制起始中最具特点的蛋白质引物VPg尿苷化过程为目标，综合利用生物物理和病毒学的手段，阐明小RNA病毒和杯状病毒VPg尿苷化的分子机制，发现病毒复制起始过程VPg尿苷化的规律和异同，探索通过阻断VPg尿苷化抑制病毒复制的方法，为抗病毒药物研究提供新思路、新机制。在本项目的资助下，我们根据研究计划开展相关的研究工作，在小RNA病毒的复制起始过程研究、小RNA病毒的转录复制过程的抗病毒机制和手段研究、针对病毒转录复制过程的抗病毒新手段的发现和研究等工作中取得了一系列重要的成果。特别是在项目的资助下，在抗病毒药物研究的工作中，我们将化学手段与生物学手段相结合，发展了利用化学生物学手段研究病毒生命过程的研究体系。除了围绕病毒的转录复制过程的抗病毒机制和手段开展研究外，在宿主蛋白与病毒相互关系等领域扩展了研究工作，也取得了一些突破。项目各项原定工作除按照预定目标顺利实施外，由于化学生物学、病毒学等新技术手段的加入，还取得了额外的研究成果。在项目实施期间，2014-2017年发表论文12篇，在J Med Chem、PLoS Pathog.、Antiviral Res等重要期刊发表研究论文6篇，同时还受邀在Cell子刊Trends Pharma. Sci.和Curr. Opin. Virol上撰写了2篇特邀综述。同时，我们还与药物化学实验室合作，发现和优化了多种高效抗病毒抑制剂。在项目的资助下，研究组圆满并超额完成了各项预定目标。