杆状病毒N-WASP同源蛋白P78/83的动态调控机制及其意义

The actin polymerization induced by baculovirus nucleocapsid protein P78/83 during virus infection possesses specific temporal and spatial patterns. At early phase of virus infection, transient actin polymerization occurs at host cytoplasm and pushes the nucleocapsid moving towards nuclear membrane; At late phase of virus infection, secondary actin polymerization occurs at host nucleus and assists the assembly of de-novo synthesized nucleocapsid. However, the mechanism of the dynamic actin polymerization during baculovirus infection remains unknown. According to our preliminary data, host cell rapidly degrades P78/83 through its N-terminal sequence, whereas virus nucleocapsid protein C42 stablizes P78/83 via C42-P78/83 interaction. This phenotype suggests the stability and functional status of P78/83 are dynamically regulated by host cell and virus, which may possibly be attributed to the specific temporal and spatial patterns of actin polymerization during baculovirus infection. This research will investigate the mechanism of how P78/83 is regulated by host cell and virus, as well as its impact upon actin polymerization and virus replication. The significance of this research will help understand the formation of dynamic actin polymerization during baculovirus infection, and reveals a novel regulation method of actin polymerization through protein degradation at cell biology level.

杆状病毒在感染过程中通过其核壳体蛋白P78/83介导产生的肌动蛋白聚合具有时序性和空间性的动态特征：病毒感染早期，胞质中产生一过性的肌动蛋白聚合将病毒核壳体推入胞核；病毒感染晚期，核内二次肌动蛋白聚合辅助新生核壳体装配。然而目前该动态特征的形成机理未知。我们前期实验发现宿主细胞可以通过作用于P78/83的N-末端引起P78/83降解，而病毒蛋白C42则通过与P78/83的相互作用抑制其降解。这提示P78/83的稳定性和功能状态受制于宿主和病毒两方面的动态调控，而这种针对P78/83的动态调控很可能就是病毒感染过程中肌动蛋白聚合的时序性与空间性的形成机理。本研究分别从宿主和病毒两个角度探讨它们调控P78/83的机制及其对肌动蛋白聚合与病毒复制的影响。这不仅有助于了解杆状病毒感染过程中肌动蛋白聚合的动态特征形成机理，更加在细胞生物学层面揭示了一种通过蛋白质降解途径来调控肌动蛋白聚合的全新方式。

肌动蛋白聚合过程将肌动蛋白由单体形式（G-actin）聚合为纤维状形态（F-actin），从而参与多种细胞生理过程。该过程一般由肌动蛋白成核促进因子（NPF）启动，处于活化状态的NPF可以通过其C末端的WCA结构域激活下游的Arp2/3复合体，再由Arp2/3复合体将G-actin聚合成为F-actin。在静息条件下，NPF分子一般处于功能抑制状态。细胞可以通过不同机制调控NPF的活性，从而控制肌动蛋白聚合过程。..杆状病毒AcMNPV是一类转性感染昆虫细胞的DNA病毒。其编码的晚期蛋白P78/83含有一个WCA结构域，是病毒编码的NPF分子。当AcMNPV进入宿主细胞后，病毒核壳体上的P78/83激活胞质内的Arp2/3复合体，引起胞质内肌动蛋白聚合。病毒利用肌动蛋白聚合提供的动力，由胞质迁移到胞核。在胞核内，P78/83再次激活Arp2/3复合体引起胞核内的肌动蛋白聚合，为新生病毒核壳体的装配提供机械支撑作用。鉴于P78/83在AcMNPV感染复制周期中的重要作用，本研究聚焦于探索P78/83的调控模式。..我们通过研究发现，P78/83的N末端含有一个导致蛋白质发生蛋白酶体途径的序列（degron）。由于该序列的存在，P78/83在单独表达时无法稳定存在。在AcMNPV感染条件下，病毒编码的另一个蛋白BV/ODV-C42（C42）可以结合到P78/83的degron，阻止蛋白酶体对P78/83的降解，从而稳定P78/83，对P78/83和Arp2/3复合体诱导的肌动蛋白聚合过程进行正向调控。..该研究的主要科学意义在于阐明了病毒编码的NPF分子的调控方式，为深入理解肌动蛋白聚合的分子机制打下了基础。