马赛病毒编码的翻译因子的功能及其对病毒适应性的意义

In recent years, some extra-ordinarily large viruses, including mimivirus, marseillevirus, pandoravirus, etc., have been isolated from environment using amoeba cell as the host. These viruses are generally named as “giant viruses of amoeba”. They not only have large virions and large genomes, but also contain genes that are not traditionally encoded by viruses, such as protein bio-synthesis-related genes, DNA repairing genes, and glycosylation machineries. These findings triggered heated discussions on the nature of virus and its origin. Some studies also detected, or even isolated giant viruses from human samples, suggesting potential health risk of these viruses. During last two years, we have isolated a local strain of marseillevirus and carried out some preliminary studies on it. In the current project, we intend to study in details the four potential translation factors encoded by marseillevirus: eIF2/eIF5，SUI1，eEF1a，and RF1. Virological, biochemical and proteomic approaches will be used to elucidate their biological functions, as well as their importance in virus replication and virus-host interaction, and to clarify the roles of these genes in virus adaption of the cellular environment of the host and the underlying mechanisms. The research may provide new clues to understand the nature of virus and its origin and evolution, and to evaluate the potential ecological effects and health risks of these viruses.

近年来，人们以阿米巴为宿主从环境中分离到多种超大型病毒，包括拟菌病毒、马赛病毒、潘多拉病毒等，被统称为阿米巴巨大病毒。这些病毒不仅病毒颗粒和基因组巨大，还编码一些传统上认为病毒不编码的基因，包括蛋白质合成相关基因、DNA修复相关基因、糖基化机制等，因此引发了对病毒本质和起源的热烈讨论。有研究从人体样本中也检测到甚至分离到这类病毒，提示其与人类健康的潜在关联。本研究拟在新分离到一株马赛病毒并对其进行了初步研究的基础上，针对其编码的四个潜在蛋白翻译因子eIF2/eIF5，SUI1，eEF1a，和RF1进行深入研究，通过病毒学、生物化学、和蛋白组学等方法，研究它们的生物学活性及在病毒复制和病毒与宿主相互作用中的功能，认识它们对病毒适应不同宿主细胞环境的意义和机制。这项研究可以为认识病毒本质和起源进化提供线索，也对评估这类病毒的潜在生态效应和健康风险提供一定的分子生物学依据。

阿米巴巨大病毒是一类专门感染阿米巴的大型双链DNA病毒，包括拟菌病毒、马赛病毒、潘多拉病毒等等。这些病毒因其超大的病毒颗粒和病毒基因，以及编码一些其他病毒中少见的基因等特点而引起病毒学界高度重视。本研究在前期在国内最早分离到马赛病毒和拟菌病毒的基础上，针对病毒的基因组结构和编码蛋白功能，特别是蛋白质翻译相关蛋白的功能和在病毒复制中的作用，通过病毒学、生物化学、和蛋白组学等方法开展研究，取得了一系列成果。对于马赛病毒编码的四种翻译相关的蛋白，通过表达纯化充足蛋白，制备抗体，明确了他们的表达和定位，并通过质谱技术分析了他们的互作蛋白。通过RNA干扰技术影响目标基因的表达，分析相关蛋白在病毒复制中的作用。结果表明，马赛病毒编码的四种潜在翻译相关因子在马赛病毒（Mar-SH2016）感染过程中得到表达，但表达水平和时相各不相同，并且当ORF314基因(eIF2/eIF5) 表达被干扰下调后，Mar-SH2016的效价有所降低，表明Mar-SH2016在感染过程中可能需要ORF314基因的协助。免疫印迹等结果显示潜在多肽链释放因子ORF139蛋白在感染过程中表达水平较高，且有可能定位到核糖体复合物上。蛋白质下拉实验和蛋白质谱分析显示，四种翻译相关因子能够下拉多种病毒和宿主蛋白，这一结果暗示它们与其他病毒蛋白以及宿主蛋白之间存在复杂的相互作用。此外，针对Megavirus Baoshan基因组的分析首次揭示这种病毒在线性基因组两端存在长达23Kb的重复序列，可能因为测序技术原因被人们所忽视，该病毒编码的大量FNIP-Fbox蛋白可能参与特定宿主蛋白的泛素化降解过程。这些进展为深入了解这类病毒的复制机制、与宿主的相互作用提供了理论依据。