乙肝病毒转录后调控元件PRE介导mRNA出核转运的分子机制

In humans, most genes contain multiple introns and mRNA export occurs via export factors recruited during splicing. Viral mRNA export is a critical step in the life cycle of the hepatatis B virus (HBV). HBV viral mRNAs do not contain introns and the export of these mRNAs occurs via the post-transcriptional element (PRE) located in the 3' UTR. To date, the mechanism for PRE enhancing mRNA export is still unclear. Here, we plan to first confirm the role of PRE in enhancing mRNA export using reporter constructs, and then identify the functional subelement in PRE followed by purification and identification of components of the RNP formed on the functional PRE subelement. For the proteins that are specifically associated with PRE, we plan to investigate their roles in PRE-mediated mRNA export and determine the mechanism. We also plan to study the role of functional PRE-binding protein in viral gene expression and viral amplification. Finally, combining with bioinformatic and molecular biological methods, we plan to identify the consensus motif in PRE and carry out genome-wide search of this motif to reveal whether PRE-like mechanism for mRNA export exists in human genes. These studies will not only determine the mechanism for HBV viral mRNA export and provide insights for anti-viral therapy, but also potentially find new protein that are important for human mRNA export, thus advancing our understanding for human mRNA export.

在人中，多数基因包含多个内含子，其转录产生的mRNA的出核转运依赖剪接过程中招募的出核蛋白。乙肝病毒mRNA的出核转运是乙肝病毒生命周期中的关键步骤。乙肝病毒的mRNA不含内含子，其出核转运主要依靠位于mRNA3'端的转录后调控元件PRE（Posttranscriptional Regulation Element）介导完成。至今，PRE介导乙肝病毒mRNA出核的分子机制还不清楚。 在本课题中，我们计划系统鉴定与PRE特异性结合的宿主蛋白（PIP），研究PIP在PRE介导mRNA出核中的作用，并阐明其发挥作用的分子机制；研究PIP在乙肝病毒蛋白表达和病毒复制中的作用；结合生物信息学手段，寻找PRE的核心顺式元件，并在人基因组范围内寻找此元件，探索其促进mRNA出核作用的普遍性。这些研究不仅会阐明乙肝病毒mRNA出核的分子机制，为抗病毒治疗提供线索，还可以完善对人mRNA出核机制的认识。

在人中，多数基因包含多个内含子，其转录产生的 mRNA 的出核转运依赖剪接过程中招募的出核蛋白。乙肝病毒 mRNA 的出核转运是乙肝病毒生命周期中的关键步骤。乙肝病毒的 mRNA 不含内含子，其出核转运主要依靠位于 mRNA3’端的转录后调控元件 PRE （Post-transcriptional Regulation Element）介导完成。至今，PRE介导乙肝病毒 mRNA 出核的分子机制还不清楚。本项目研究了PRE促进RNA出核的机制。通过系统短缩，我们发现了一个可以替代全长PRE序列的片段SEP1（Sub element in PRE 1），并纯化鉴定了细胞内的SEP1结合蛋白。对SEP1结合蛋白的具体研究表明，锌指蛋白ZC3H18可以直接结合SEP1 RNA，并与TREX复合物组分Thoc2和5’端帽子结合复合物组分ARS2有相互作用。沉默ZC3H18、TREX和TAP都会抑制SEP1介导的mRNA出核。这些结果提示ZC3H18可能通过结合SEP1 RNA并招募TREX复合物从而介导SEP1 RNA通过人mRNA出核通路出核。针对PRE介导的mRNA出核的进一步研究表明其机制与细胞mRNA出核机制存在若干相似性，与之一致的是，我们首次发现，有多个SEP1 RNA结合蛋白在真核细胞mRNA的出核中发挥了重要的作用，这些新发现的mRNA出核因子可能会加深我们对TREX依赖于剪接和5’端帽子招募机制的理解。